[发明专利]多波段偏振分光与集成方法及系统

说明书

本发明公开了一种多波段偏振分光与集成方法及系统，将光依次通过同一主光轴下的滤波片、透镜组、分光棱镜组、不同方向的偏振片进入CMOS并进行一致性矫正最终得到当前波段下光强一致的五幅不同偏振方向的偏振图像。本发明通过分光棱镜的设计可以同时获得五幅偏振图像，通过滤波片的替换可以获得多波段的偏振图像。本发明结构紧凑，能够实时获取五束偏振光束，并得到多波段偏振图像，实现高精度、高稳定性的偏振成像。

技术领域

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其涉及一种多波段偏振分光与集成方法及系统。

背景技术

偏振成像是在实时获取目标偏振信息的基础上利用所得到的信息进行目标重构增强的过程，它能够提供更多维度的目标信息，是一项具有巨大应用价值的前沿技术，在雾霾、水下等恶劣环境下能提高光电探测装备的目标探测识别能力。

偏振是光的基本特性之一，任何目标在反射和发射电磁辐射的过程中都会表现出由其自身特性和光学基本定律所决定的偏振特性。通过成像获得场景在不同偏振状态下的信息，可对具有偏振-光强差异的目标及背景进行有效区分，进而实现复杂背景下弱目标的检测与识别。因此，近些年偏振成像探测在气象环境科学研究、海洋的开发利用、空间探测、生物医学以及军事应用等方面受到了越来越多的重视。

偏振成像的过程通常是在光学成像设备，如CMOS、CCD，在它们之前放置偏振起偏器件，然后光波依次通过起偏器件和成像设备，就可以生成偏振图像。使用偏振片获得不同偏振角度的偏振态光波的方式有：利用偏振片获取各个方向的偏振态光波；通过固定偏振片，获取各个方向的偏振态光波；通过固定偏振片并加可变延迟波片，对后者施加电压，获得不同旋转角的偏振态光波。现如今偏振成像设备种类繁多，具体按照其结构形式可以分为三种：分振幅成像、分孔径成像和分焦平面成像。分振幅成像装置由焦平面探测器、物镜、偏振光速分离器以及波长延迟器组成，可以同步采集四个方向的偏振图像。分孔径成像装置在分振幅成像装置的基础上具有更加稳定的校准状态，但会损失分辨率。分焦平面成像装置在成像焦平面阵列的不同位置分别继承各个方向的偏振元件，从而得到不同方向的偏振图像，但是价格昂贵。

传统的偏振成像技术是通过将偏振片置于相机前进行成像，如果想要得到多个角度的偏振信息，就需要在不同的时间点转动偏振片，这使得获得的光路不唯一，对之后的偏振计算造成误差，从而使多角度偏振成像的发展受到了限制。

发明内容

发明目的：基于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种多波段偏振分光与集成方法及系统，通过分光棱镜对光进行分光，能够同时同地的采集五幅不同偏振方向的偏振图像。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种多波段偏振分光与集成方法，将光依次通过同一主光轴下的滤波片、透镜组和分光棱镜组分成五束光强一致的光分别经过0°、45°、90°、左旋、右旋偏振片进入五个CMOS图像传感器，并对CMOS响应进行一致性系数矫正得到光强一致的五幅不同偏振方向的偏振图像。

作为优选，所述透镜组采用宽频谱的透镜组，成像波段为425nm-1050nm。

作为优选，所述透镜组位于主镜筒内，包括8块依次排列的透镜，第一透镜的焦距为-28.56mm，第二透镜的焦距为34.02mm，其左表面与第一透镜的右表面胶合形成胶合透镜一，焦距为91.92mm，第三透镜的焦距为-238.61mm，第四透镜的焦距为-13.09mm，第五透镜的焦距为14.74mm，其左表面与第四透镜的右表面胶合形成胶合透镜二，焦距为-15.96mm，第六透镜的焦距为11.9mm，第七透镜的焦距为-11.93mm，其左表面与第六透镜的右表面胶合形成胶合透镜三，焦距为-15.96mm，第八透镜的焦距为31.52mm。

作为优选，所述分光棱镜组工作波段为425nm-1050nm。