一種緊湊型多波段全偏振成像的自動(dòng)化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于偏振成像探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊型多波段全偏振成像的自動(dòng)化 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏振成像技術(shù)主要用于獲取目標(biāo)的Stokes矢量圖像，根據(jù)獲取偏振圖像的方法， 偏振成像主要分為時(shí)序偏振成像、干涉型偏振成像和空域偏振成像。時(shí)序偏振成像，是通過 旋轉(zhuǎn)偏振元件獲得不同角度的偏振圖或通過調(diào)制器件改變偏振元件的偏振特性成像，優(yōu)點(diǎn) 是光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是不能處理運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。干涉型偏振成像，普遍存在 復(fù)色光或者寬波段成像時(shí)不同波長(zhǎng)間的串?dāng)_問題，主要用于單個(gè)波長(zhǎng)偏振成像系統(tǒng)，而且 傅里葉變換和逆變換等運(yùn)算，增加了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。
[0003]目前獲取偏振圖像主要采用空域偏振成像方法，解決了時(shí)序偏振成像方法中因?yàn)?多次測(cè)量存在的問題，但各個(gè)偏振探測(cè)單元（光學(xué)系統(tǒng)，探測(cè)器等）性能的不一致性是該 方法在偏振探測(cè)中無法消除的誤差因素，造成其探測(cè)精度不高，并且光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，體積較 大，造價(jià)昂貴。國(guó)內(nèi)較早的是2002年安徽光機(jī)所設(shè)計(jì)的三個(gè)CCD成像的《偏振成像裝置》公 開號(hào)為CN2569177Y，三個(gè)偏振片方向?yàn)?°、60°、120°固定放置，屬于畫幅式偏振成像探 測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，且只能測(cè)量三個(gè)偏振參數(shù)。2013年蘇州大學(xué)沈?yàn)槊竦裙_ 了《一種用于偏振成像儀的分孔徑光學(xué)鏡頭》，公開號(hào)為CN103197403A，采用偏心離軸的光 學(xué)設(shè)計(jì)，四通道單C⑶全偏振成像，四個(gè)偏振片方向?yàn)?°、45°、90°、135°固定放置，但 各通道信號(hào)到達(dá)CCD的信息容易相互影響導(dǎo)致測(cè)量精度下降?？梢钥闯觯壳翱沼蚱癯?像大多是采用固定偏振元件方向（線偏振片，1/4波片等）的成像方法，從影響偏振成像的 機(jī)理來看，偏振元件的特性、偏振元件在光學(xué)系統(tǒng)中的方向、目標(biāo)光線在成像光學(xué)系統(tǒng)中傳 輸?shù)钠駪B(tài)的變化以及系統(tǒng)定標(biāo)等問題，對(duì)偏振參數(shù)測(cè)量的精度有重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型多波段全偏振成像的自動(dòng)化裝置，精簡(jiǎn)全偏振 成像光學(xué)結(jié)構(gòu)，使之能夠進(jìn)行濾波片、相位延遲片和偏振片等偏振元件的多角度組合的可 見光、近紅外波段的多波段全偏振參數(shù)測(cè)量。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為：一種緊湊型多波段全偏振成像的自動(dòng)化裝置， 包括鏡頭固定架、準(zhǔn)直鏡頭、電機(jī)系統(tǒng)、濾波轉(zhuǎn)輪、1/4波片單元和線偏振片單元；鏡頭固定 架包括開口圓筒、電機(jī)固定板、弧形連接板和后置圓筒，開口圓筒為頂壁開口，開口處分別 連接兩塊平行設(shè)置的電機(jī)固定板，準(zhǔn)直鏡頭設(shè)置在鏡頭固定架的開口圓筒端部，開口圓筒 另一端通過弧形連接板與后置圓筒連接，開口圓筒與弧形連接板的連接處與開口圓筒的頂 壁開口端相對(duì)。1/4波片單元設(shè)置在后置圓筒與弧形連接板連接的端部，線偏振片單元設(shè)置 在后置圓筒遠(yuǎn)離弧形連接板連接的一端；電機(jī)系統(tǒng)包括第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和第 三步進(jìn)電機(jī)，第一步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)固定板固定，第一步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸穿過濾波轉(zhuǎn)輪中 心，使得濾波轉(zhuǎn)輪位于弧形連接板上方，第二步進(jìn)電機(jī)和第三步進(jìn)電機(jī)均固定在后置圓筒 外壁，第二步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸與/波片單元連接，第三步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸與線偏振片單元 連接。
[0006] 上述1/4波片單元包括第一固定圓環(huán)、第一活動(dòng)圓環(huán)、第一皮帶和1/4波片；1/4 波片固定在第一活動(dòng)圓環(huán)上，第一活動(dòng)圓環(huán)與第一固定圓環(huán)活動(dòng)連接，第一皮帶套在第一 活動(dòng)圓環(huán)外壁，并與第二步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸連接，第二步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一皮 帶使得第一活動(dòng)圓環(huán)繞第一固定圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一固定圓環(huán)固定在后置圓筒與弧形連接板連 接的一端。
[0007] 上述線偏振片單元包括第二固定圓環(huán)、第二活動(dòng)圓環(huán)、第二皮帶和線偏振片，線偏 振片固定在第二活動(dòng)圓環(huán)上，第二活動(dòng)圓環(huán)與第二固定圓環(huán)活動(dòng)連接，第二皮帶套在第二 活動(dòng)圓環(huán)外壁，并與第三步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸連接，第三步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二皮 帶使得第二活動(dòng)圓環(huán)繞第二固定圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二固定圓環(huán)固定在后置圓筒遠(yuǎn)離弧形連接板 連接的一端。
[0008] 上述開口圓筒、弧形連接板和后置圓筒的直徑均相同。
[0009] 上述濾波轉(zhuǎn)輪，沿濾波轉(zhuǎn)輪中心，均勻分布六個(gè)濾波孔在濾波轉(zhuǎn)盤上，濾波孔內(nèi)設(shè) 有濾波片；濾波轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于濾波轉(zhuǎn)輪最低點(diǎn)的濾波片中心與準(zhǔn)直鏡頭共光軸。
[0010] 上述弧形連接板連接面等高。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0012] (1)緊湊型結(jié)構(gòu)。鏡頭固定架將準(zhǔn)直透鏡、濾波轉(zhuǎn)輪、1/4波片單元、線偏振片單 元、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和第三步進(jìn)電機(jī)固定于一個(gè)緊湊型整體。該裝置（含已安 裝的電機(jī)長(zhǎng)度）的總長(zhǎng)度小于100mm，高和寬分別小于90mm，電機(jī)采用12V 1A蓄電池供電， 具有光學(xué)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，為便攜式光譜偏振成像儀實(shí)現(xiàn)提供了可能。
[0013] (2)自動(dòng)控制與多角度組合。電機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制濾波轉(zhuǎn)輪、1/4波片單元和線偏振 片單元旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲取不同波段、不同1/4波片方向、不同偏振片方向的全偏振圖像。 能夠達(dá)到穩(wěn)定可靠、節(jié)省人力，降低成本的目的。該裝置可進(jìn)行濾波片、相位延遲片和偏振 片等偏振元件的多角度組合，對(duì)研宄光學(xué)系統(tǒng)中偏振態(tài)變化、多波段全偏振參數(shù)測(cè)量等問 題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0014] (3)全偏振參數(shù)測(cè)量。利用該裝置配合C⑶探測(cè)器可以對(duì)同一個(gè)場(chǎng)景目標(biāo)實(shí)現(xiàn)包 含V分量的可見光、近紅外等波段全偏振成像，能夠獲取目標(biāo)像元對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息、譜偏振 信息的多波段圖像立方體信息，包含目標(biāo)不同波段的像元輻射強(qiáng)度、斯托克斯參數(shù)中的I 分量、Q分量、U分量、V分量、線偏振度分量、圓偏振度分量、偏振角分量和橢偏角分量等重 要偏振參數(shù)，對(duì)探宄影響偏振檢測(cè)的相關(guān)因素、有效實(shí)施目標(biāo)偏振檢測(cè)或?qū)咕哂兄匾?義。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明應(yīng)用于多波段全偏振成像的原理圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明的鏡頭固定架結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖4為本發(fā)明的1/4波片單元結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖5為本發(fā)明的線偏振片單兀結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明的實(shí)施例的鏡頭固定架的尺寸圖（單位mm)。
[0021 ]圖7為本發(fā)明的實(shí)施例的濾波轉(zhuǎn)輪尺寸圖（單位mm)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023] 結(jié)合圖2,一種緊湊型多波段全偏振成像的自動(dòng)化裝置，包括鏡頭固定架1、準(zhǔn)直 鏡頭2、電機(jī)系統(tǒng)3、濾波轉(zhuǎn)輪4、1/4波片單元107和線偏振片單元108。鏡頭固定架1將準(zhǔn) 直透鏡2、濾波轉(zhuǎn)輪4、1/4波片單元107、線偏振片單元108、第一步進(jìn)電機(jī)301、第二步進(jìn)電 機(jī)302和第三步進(jìn)電機(jī)303固定于一個(gè)緊湊型整體。整體裝置（含已安裝的電機(jī)長(zhǎng)度）的 總長(zhǎng)度小于100mm，高和寬分別小于90mm。
[0024] 結(jié)合圖3,上述鏡頭固定架1包括開口圓筒101、電機(jī)固定板102、弧形連接板103 和后置圓筒106。開口圓筒101為頂壁開口，開口處分別連接兩塊平行設(shè)置的電機(jī)固定板 102,準(zhǔn)直鏡頭2設(shè)置在鏡頭固定架1的開口圓筒101端部，開口圓筒101另一端通過弧形 連接板103與后置圓筒106連接，開口圓筒101與弧形連接板103的連接處與開口圓筒101 的頂壁開口端相對(duì)。1/4波片單元107設(shè)置在后置圓筒106與弧形連接板103連接的端部， 線偏振片單元108設(shè)置在后置圓筒106遠(yuǎn)離弧形連接板103連接的一端；電機(jī)系統(tǒng)3包括 第一步進(jìn)電機(jī)301、第二步進(jìn)電機(jī)302和第三步進(jìn)電機(jī)303,第一步進(jìn)電機(jī)301通過電機(jī)固 定螺孔5與電機(jī)固定板102固定，第一步進(jìn)電機(jī)301的電機(jī)軸穿過濾波轉(zhuǎn)輪4中心，使得濾 波轉(zhuǎn)輪4位于弧形連接板103上方，第二步進(jìn)電機(jī)302和第三步進(jìn)電機(jī)303均固定在后置 圓筒106外壁，第二步進(jìn)電機(jī)302的電機(jī)軸與1/4波片單元107連接，第三步進(jìn)電機(jī)303的 電機(jī)軸與線偏振片單元108連接。
[0025] 上述弧形連接板103連接面等高，開口圓筒101、弧形連接板103和后置圓筒106 的直徑均相同。
[0026] 結(jié)合圖4,上述1/4波片單元107,包括第一固定圓環(huán)1071、第一活動(dòng)圓環(huán)1072、第 一皮帶1073和1/4波片1074。1/4波片1074固定在第一活動(dòng)圓環(huán)1072上，第一活動(dòng)圓環(huán) 1072與第一固定圓環(huán)1071活動(dòng)連接，第一皮帶1073套在第一活動(dòng)圓環(huán)1072外壁，