[发明专利]长波红外成像偏振计和组装方法

说明书

关于优先权的声明

本申请要求2013年3月15日递交的美国临时专利申请61/791809的权益和优先权，该申请的全部内容并入本文。

发明内容

如本文所使用的，长波红外被称为“LWIR”。本文公开了长波红外成像偏振计(本文为“LWIP”)以及组装方法。在一个实施方式中，图案像素化的偏振片阵列1(本文为“PPA”)设置成靠近照相机中的微测热辐射计的焦平面阵列3(本文为“MFPA”)。

附图说明

图1示出了线栅型PPA的四个像素的放大图像。

图2示出了随波长变化的偏振片的典型效率。

图3示出了线栅型像素的高倍率SEM图像。

图4示出了单独的线栅型像素的高倍率图像。

图5是对齐发动机在环氧树脂沉积位置中的侧视图。

图6是对齐发动机在对齐和粘合位置中的侧视图。

图7是具有示出为在PPA的边缘附近的切口的沟槽的PPA的侧视图的框图，描绘了具有环氧树脂的PPA在安装前的位置和安装后的位置。

图8是具有示出为在PPA的边缘上的切口的沟槽的PPA的侧视图的框图，描绘了具有环氧树脂的PPA在安装前的位置和安装后的位置。

图9是示出专为光谱的LWIR部分设计的PPA的短波红外(shortwaveinfrared，SWIR)通频带的曲线图。

图10示出了MFPA卡盘具有MFPA的前视图(右侧)和不具有MFPA的俯视图(左侧)。

图11以六个步骤示出了在环氧树脂沉积位置中的PPA卡盘和PPA。

图12以六个步骤示出了使用热仅仅进行固化的对齐和粘合位置。

图13示出了使用热仅仅进行固化的对齐和粘合位置，以及完成后的组件。

图14以五个步骤示出了使用双固化的UV/热环氧树脂的对齐和粘合位置。

图15是完成后的PPA/MFPA组件。

图16是在将2点非均匀校正应用到图像之后的均匀黑体源的图像。

图17示出了在使用本文所述的偏振过程来校正之后与图16相同的图像。

图18是设置的示意图，其中不透明元件放置在PPA像素的一部分上。

具体实施方式

本文公开的LWIP包括PPA，该PPA包括对齐于且靠近于MFPA的像素的像素，使得不同偏振状态的交错图像被收集在单一的图像中且用于计算场景的热偏振图像。

如以LWIR操作的微测热辐射计照相机的热红外成像仪在日间和夜间(全黑)条件下都起作用。然而，热成像照相机在涉及高杂波和低的热对比度的情况下通常不符合标准。本文公开的LWIP照相机测量图像的热含量和偏振含量两者且当热对比度低或目标变得隐藏在背景中时尤其有效。

在热交叉时段期间，当目标表观温度与背景表观温度匹配时，目标与背景之间的对比度变为零(目标完全融入背景中且从图像中消失)。然而，发源于目标的偏振状态通常不同于发源于背景的偏振状态。因此，即使在热对比度低或为零时，偏振对比度通常仍然存在。LWIP测量场景的热含量和偏振含量两者。用户可以仅选择热、仅选择偏振或选择覆盖有偏振的混合热。

LWIP的另一个优势是背景杂波抑制。非偏振的热图像可以因为其单色性质和场景中的自然背景的复杂性而难以解释。例如，试图在自然杂波中定位人造物体是困难的，这是因为许多自然特征(如树木、灌木、大卵石和秃点)可以具有关注的目标的表观尺寸和温度。然而在大多数情况下，关注的人造目标在偏振图像中是可见的，而自然特征是不可见的。原因是由于自然杂波(树木、灌木、草坪、岩石等)通常具有粗糙的表面并且在散射过程中使光的偏振状态随机化，而更为平滑的人造物体由于散射过程更少而趋于保持偏振。因此，人造物体在场景中出现部分偏振以及自然杂波趋于是非偏振的。来自传感器本身的辨别水平大大提高了在广泛的应用中所使用的目标获取、跟踪和辨别算法的鲁棒性。

热信号和偏振信号取决于目标和背景的温度、材料和表面粗糙度、下涌辐射、地面反射率、方位角、路径辐射和多个其它参数。因为支配热信号和偏振信号的物理现象不同，所以关注的物体通常以热图像或偏振图像中的至少一者来被发现。注意到LWIP既提供热图像又提供偏振图像是重要的。LWIP提供只有热的图像、只有偏振的图像或混合的热/偏振图像。

本文描述的LWIP通过将PPA安置在距MFPA近的距离来实现。

图1示出了偏振元件在PPA的单个单位晶胞中的布置。跨越PPA1的整个阵列重复该单位晶胞。