一種緊湊型多波段全偏振成像的自動化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于偏振成像探測領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊型多波段全偏振成像的自 動化裝置。
【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序偏振成像、干涉型偏振成像和空域偏振成像。時序偏振成像，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 是光學(xué)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點，缺點是不能處理運動目標(biāo)。干涉型偏振成像，普遍存在 復(fù)色光或者寬波段成像時不同波長間的串?dāng)_問題，主要用于單個波長偏振成像系統(tǒng)，而且 傅里葉變換和逆變換等運算，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，解決了時序偏振成像方法中因為 多次測量存在的問題，但各個偏振探測單元（光學(xué)系統(tǒng)，探測器等）性能的不一致性是該 方法在偏振探測中無法消除的誤差因素，造成其探測精度不高，并且光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，體積較 大，造價昂貴。國內(nèi)較早的是2002年安徽光機(jī)所設(shè)計的三個CCD成像的《偏振成像裝置》公 開號為CN2569177Y，三個偏振片方向為0°、60°、120°固定放置，屬于畫幅式偏振成像探 測裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，且只能測量三個偏振參數(shù)。2013年蘇州大學(xué)沈為民等公開 了《一種用于偏振成像儀的分孔徑光學(xué)鏡頭》，公開號為CN103197403A，采用偏心離軸的光 學(xué)設(shè)計，四通道單C⑶全偏振成像，四個偏振片方向為0°、45°、90°、135°固定放置，但 各通道信號到達(dá)CCD的信息容易相互影響導(dǎo)致測量精度下降?？梢钥闯?，目前空域偏振成 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，對偏振參數(shù)測量的精度有重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于提供一種緊湊型多波段全偏振成像的自動化裝置，精簡全 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)測量。
[0005] 實現(xiàn)本實用新型目的技術(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；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)、第一活動圓環(huán)、第一皮帶和1/4波片；1/4 波片固定在第一活動圓環(huán)上，第一活動圓環(huán)與第一固定圓環(huán)活動連接，第一皮帶套在第一 活動圓環(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，帶動第一皮 帶使得第一活動圓環(huán)繞第一固定圓環(huán)轉(zhuǎn)動，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)、第二活動圓環(huán)、第二皮帶和線偏振片，線偏 振片固定在第二活動圓環(huán)上，第二活動圓環(huán)與第二固定圓環(huán)活動連接，第二皮帶套在第二 活動圓環(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，帶動第二皮 帶使得第二活動圓環(huán)繞第二固定圓環(huán)轉(zhuǎn)動，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)動時，位于濾波轉(zhuǎn)輪最低點的濾波片中心與準(zhǔn)直鏡頭共光軸。
[0010] 上述弧形連接板連接面等高。
[0011] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：
[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)固定于一個緊湊型整體。該裝置（含已安 裝的電機(jī)長度）的總長度小于100mm，高和寬分別小于90mm，電機(jī)采用12V IA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，為便攜式光譜偏振成像儀實現(xiàn)提供了可能。
[0013] (2)自動控制與多角度組合。電機(jī)系統(tǒng)自動控制濾波轉(zhuǎn)輪、1/4波片單元和線偏振 片單元旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動獲取不同波段、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)測量等問 題具有重要的應(yīng)用價值。
[0014] (3)全偏振參數(shù)測量。利用該裝置配合C⑶探測器可以對同一個場景目標(biāo)實現(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)，對探宄影響偏振檢測的相關(guān)因素、有效實施目標(biāo)偏振檢測或?qū)咕哂兄匾?義。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型應(yīng)用于多波段全偏振成像的原理圖。
[0016] 圖2為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為本實用新型的鏡頭固定架結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖4為本實用新型的1/4波片單元結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖5為本實用新型的線偏振片單元結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖6為本實用新型的實施例的鏡頭固定架的尺寸圖（單位mm)。
[0021] 圖7為本實用新型的實施例的濾波轉(zhuǎn)輪尺寸圖（單位mm)。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(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固定于一個緊湊型整體。整體裝置（含已安裝的電機(jī)長度）的 總長度小于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。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固定在第一活動圓環(huán)1072上，第一活動圓環(huán) 1072與第一固定圓環(huán)1071活動連接，第一皮帶1073套在第一活