[發明專利]一種多功能半球天空偏振成像系統

在審

• 申請號: 201811027047.1
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109186770A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 劉昕悅;郭文記;明星;范達
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G01J3/447
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，所述系統包括自動濾光偏振相機、俯仰方位轉臺和主控系統平臺，其中：

所述自動濾光偏振相機用于實現多波段的電動及手動切換、偏振片的電動旋轉，并接收所述主控系統平臺發送的控制命令進行多波段的全偏振成像；

所述俯仰方位轉臺與所述自動濾光偏振相機穩定連接，用于調整所述自動濾光偏振相機的視場；所述俯仰方位轉臺能實現360度方位角度、180度俯仰角度范圍的旋轉；

所述俯仰方位轉臺直接受所述主控系統平臺的控制，接收所述主控系統平臺發來的命令進行相應指令的運動，并將實際運動信息返回給所述主控系統平臺；

所述主控系統平臺采用便攜式地面站結構，用于控制所述自動濾光偏振相機的全偏振成像、所述俯仰方位轉臺的轉動，以及偏振數據的采集、顯示及存儲，并能實現對場景圖像的拼接。

2.根據權利要求1所述多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，所述自動濾光偏振相機具體包括探測器、相機鏡頭、濾光片輪、自動偏振轉輪、消色差波片、消色差波片安裝座、消色差波片轉接板、相機安裝板、轉輪轉接板和外殼，其中：

所述濾光片輪內安裝有六片不同波段的濾光片，能實現濾光片的電動或手動切換；

所述自動偏振轉輪內安裝有線偏振片，能通過驅動所述自動偏振轉輪的旋轉改變偏振方向；

所述消色差波片安裝座內安裝有消色差波片，能在很寬的波長范圍內實現較為一致的相位延遲；

所述探測器通過螺紋連接固定在所述相機安裝板上，所述濾光片輪、自動偏振轉輪通過螺紋連接固定在所述轉輪轉接板上，所述轉輪轉接板與所述相機安裝板通過螺紋固定連接；

所述消色差波片安裝座通過快拆結構安裝在所述自動偏振轉輪上，進行線偏振測量時能快速拆卸，進行圓偏振測量時能快速安裝；

其中，所述探測器、相機鏡頭、濾光片輪、自動偏振轉輪、消色差波片安裝座的光軸位于同一直線上，所述探測器依次通過所述相機鏡頭、濾光片輪、自動偏振轉輪、消色差波片安裝座對待測目標進行偏振成像。

3.根據權利要求1所述多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，所述俯仰方位轉臺包括機械框架、傳感器和硬件電路板，其中：

所述機械框架由上至下分別由俯仰軸系、方位軸系以及底座組成，所述俯仰軸系支撐俯仰框架沿垂直方向進行90°的旋轉，所述方位軸系支撐方位框架沿水平方向進行180°的旋轉；

所述傳感器安裝在所述俯仰軸系和方位軸系中；

所述硬件電路板安裝在所述底座內；其中，所需要的軟件算法固化在所述硬件電路板的CPU中。

4.根據權利要求3所述多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，

所述自動濾光偏振相機通過所述俯仰軸系末端的機械接口與所述俯仰方位轉臺固連，使所述自動濾光偏振相機能完成對環形球面上半球冠景物的掃描與拍攝。

5.根據權利要求1所述多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，所述主控系統平臺的硬件包括內置計算機、內置供電模塊、內置驅動器、顯示器和主控系統平臺面板，其中：

所述內置驅動器包括濾光片輪驅動器、自動偏振轉輪驅動器；所述濾光片輪驅動器、自動偏振轉輪驅動器分別用于控制所述自動濾光偏振相機中濾光片輪、自動偏振轉輪的同步轉動；

所述內置計算機分別與探測器、濾光片輪驅動器、自動偏振轉輪驅動器、俯仰方位轉臺、電源管理單元連接，實現對上述部件的控制；

所述主控系統平臺面板的外置接口包括：電池充電接口、自動偏振轉輪接口、濾光片輪接口、相機接口、指北儀接口、鼠標接口、俯仰方位轉臺接口、鍵盤、USB2.0接口、外接電源接口、內/外部供電選擇開關、主控計算機電源開關、自動偏振轉輪驅動器開關、濾光片輪驅動器開關、電壓顯示模塊和散熱孔。

6.根據權利要求1所述多功能半球天空偏振成像系統，其特征在于，所述主控系統平臺的主控軟件基于Windows操作系統采用C++開發，整個人機交互界面為綜合控制臺。