專利名稱：三線陣ccd推掃式偏振成像探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CCD偏振成像探測裝置。
背景技術(shù)：
到目前為止，用于對地面目標(biāo)進(jìn)行偏振探測的儀器主要是面陣CCD偏振探測裝置。該儀器使光通過三套光學(xué)系統(tǒng)，再經(jīng)過0°、60°、120°三方向偏振片，到面陣CCD探測器，光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，在電子學(xué)系統(tǒng)輸出目標(biāo)的偏振圖像。這種探測器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，另外，數(shù)據(jù)傳輸速率相對較慢。
另外一種也是面陣CCD偏振探測裝置。它在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)放置分光棱鏡，把一束光分成三束，分別經(jīng)過0°、60°、120°三方向偏振片，在三個面陣CCD上感光，輸出目標(biāo)的偏振圖像。該儀器的優(yōu)點是不存在像元配準(zhǔn)的問題，但是它把來自目標(biāo)的一束光進(jìn)行三分的同時，能量也進(jìn)行了三分，系統(tǒng)的信噪比受到影響；同時，這種探測裝置的結(jié)構(gòu)太大，限制了它的工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、能量不損失，又能提取目標(biāo)偏振信息，輸出偏振圖像，完成偏振探測，適于工程應(yīng)用的三線陣CCD推掃式偏振成像探測裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下三線陣CCD推掃式偏振成像探測裝置，包括有外殼，0°、60°、120°三方向檢偏器，CCD探測器接CCD信號采集傳輸及處理系統(tǒng)，其特征在于光路中依次安裝有光學(xué)透鏡組、濾光片，并行排列的0°、60°、120°三方向檢偏器，三線陣CCD探測器；0°、60°、120°三個方向檢偏器是貼于探測器表面的偏振片或直接鍍于探測器表面的偏振膜，分別對應(yīng)于三線陣CCD探測器的三列像元。
所述的探測裝置，其特征在于光學(xué)透鏡組由三塊透鏡組合而成，濾光片波段500nm-750nm。
本發(fā)明的工作過程來自目標(biāo)的反射光經(jīng)光學(xué)透鏡組的匯聚，再經(jīng)濾光片變?yōu)檫x取波段范圍的可見光，經(jīng)檢偏器檢偏變?yōu)?°、60°、120°三方向偏振光，并分別成像在探測器的三個CCD線陣上，三列CCD線陣探測器將三個偏振方向的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，由電子學(xué)系統(tǒng)分別進(jìn)行采集。本發(fā)明安裝于飛行移動平臺工作，線陣的排列方向垂直于飛機(jī)的飛行方向，通過移動平臺的移動推掃成圖。三個偏振方向的成像信息經(jīng)像元校準(zhǔn)以及其他圖像處理后，解析出分別成圖偏振信息，并輸出偏振圖像。
光學(xué)透鏡組由一組透鏡組成。主要功能是成像并校正色差。
濾光片選擇應(yīng)用需要的探測波段，選取寬波段500nm-750nm濾光片，對應(yīng)的系統(tǒng)是單通道、寬波段的系統(tǒng)。
偏振膜在三線陣CCD探測器上鍍0°、60°、120°三個方向的偏振膜，分別對應(yīng)于三列像元，或把偏振片貼于探測器表面。
三線陣CCD探測器選取的三線陣CCD器件要求集成于一片探測器芯片上的三列CCD線陣，每列像元數(shù)不小于5000，列與列間距不宜過大或過小，過大，會使獲得同一目標(biāo)三個偏振方向信息的時延太大，造成偏振信息發(fā)生較大改變，不能滿足偏振探測的需要；間距過小，偏振片的制作、鍍膜工藝水平不能滿足要求，難以將偏振片貼于或鍍于探測器上，因此，一般列與列間距選為1mm左右。為了提高分辨率，像元尺寸不宜過大，一般不應(yīng)超過10μm，輸出12bit黑白圖像信號。目前，國外多家公司都能生產(chǎn)這種線陣CCD器件，如NEC、SONY等公司。
CCD信號采集傳輸及處理系統(tǒng)進(jìn)行CCD信號的數(shù)據(jù)采集、傳輸，并根據(jù)飛行器平臺的姿態(tài)信息進(jìn)行圖像處理，準(zhǔn)實時成圖。
本發(fā)明的優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單，體積小。采用芯片式探測器，即三列CCD線陣集成于一塊探測器芯片上，使探測器的體積和重量大大減小。和現(xiàn)有的使用面陣CCD探測裝置相比，不需要在三個偏振方向上采用獨立的成像光學(xué)裝置，整個探測裝置的體積和重量減小了將近60％。
2、能量無損失，信噪比高。與現(xiàn)有的將光三分的面陣CCD探測裝置相比，該探測裝置不需將能量三分，因此，能量不損失，適合于在較遠(yuǎn)距離對目標(biāo)進(jìn)行探測，對于環(huán)境污染監(jiān)測、毒氣沾染檢測以及國防安全等具有重要意義。
3、適合移動平臺。由于采用線陣推掃式工作方式，該探測裝置更適合于移動平臺，如小型無人飛行器平臺等，這使利用受限載荷空間，獲取目標(biāo)的偏振信息成為可能。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明探測裝置有外殼，外殼內(nèi)安裝有下列各種器件外殼內(nèi)的光路中依次安裝有由透鏡9、8、7、5、4構(gòu)成的光學(xué)透鏡組，透鏡5靠近透鏡7的一側(cè)安裝有光柵6，透鏡7、8、9的高度為50mm，透鏡7、8的凸面之間距離為6.4mm，透鏡5、7的凹面之間距離為83.8mm，透鏡4、5的高度為10mm，光柵6與透鏡5的間距為8.8mm。
透鏡4后續(xù)的光路中安裝有濾光片3，并行排列的0°、60°、120°三方向偏振膜2，三線陣CCD探測器1；0°、60°、120°三個方向偏振膜2是貼片或鍍膜于探測器1表面，分別對應(yīng)于三線陣CCD探測器的三列CCD線陣像元。濾光片3的波段500nm-750nm。三線陣CCD探測器1是索尼公司生產(chǎn)的三線陣CCD器件(50003pixel CCD Linear Sensor(Color))，三列CCD線陣集成于一片探測器器件上，列與列間距64μm，每列像元數(shù)5000，像元尺寸為8×8μm，輸出12bit黑白圖像信號。
將該探測裝置應(yīng)用于無人機(jī)平臺，作為無人機(jī)的一種有效載荷，獲取毒氣沾染地帶的目標(biāo)偏振信息，進(jìn)行目標(biāo)識別，或與合成孔徑雷達(dá)、一般光學(xué)相機(jī)獲取的光譜信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，可實現(xiàn)對目標(biāo)的精確判別。
權(quán)利要求
1.三線陣CCD推掃式偏振成像探測裝置，包括有外殼，0°、60°、120°三方向檢偏器，CCD探測器接CCD信號采集傳輸及處理系統(tǒng)，其特征在于光路中依次安裝有光學(xué)透鏡組、濾光片，并行排列的0°、60°、120°三方向檢偏器，三線陣CCD探測器；0°、60°、120°三個方向檢偏器是貼于探測器表面的偏振片或直接鍍于探測器表面的偏振膜，分別對應(yīng)于三線陣CCD探測器的三列像元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測裝置，其特征在于光學(xué)透鏡組由五塊透鏡組合而成；濾光片波段500nm-750nm。
全文摘要
本發(fā)明是一種三線陣CCD推掃式偏振成像探測裝置，其光路中依次安裝有光學(xué)透鏡組、濾光片，并行排列的0°、60°、120°三方向檢偏器，三線陣CCD探測器；0°、60°、120°三個方向的檢偏器是貼于探測器表面的偏振片或是鍍膜于探測器表面，分別對應(yīng)于三線陣CCD探測器的三列像元。三線陣CCD探測器信號輸入到數(shù)據(jù)采集、傳輸、成圖系統(tǒng)。本發(fā)明采用線陣推掃成像方式，只需使用一套公用的成像光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、功耗低，適于載荷空間受限的移動平臺工作；同時，由于能量損失少，信噪比相對較高，適合較遠(yuǎn)距離、較大高度對目標(biāo)進(jìn)行偏振探測，獲取偏振信息。
文檔編號G02B27/28GK1677167SQ20041006579
公開日2005年10月5日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者洪津, 王崢, 孫曉兵, 喬延利 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所