[發明專利]一種雙黑體的紅外偏振焦平面反射光消除方法

在審

• 申請號: 202010710906.8
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111982285A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 趙永強;汪德棠
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G02B27/28
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

本發明公開了一種雙黑體的紅外偏振焦平面反射光消除方法，相機的焦平面發射的紅外光，經偏振片反射至第二黑體，并被第二黑體吸收；第一黑體發射紅外光，并經偏振片調制為偏振光，再進入相機后，被其焦平面所測量，完成偏振實驗。解決了現有非制冷式分焦平面紅外偏振相機使用過程中，焦平面產生的紅外光對紅外偏振焦平面測量造成干擾的問題。

技術領域

本發明屬于偏振光學成像技術領域，具體涉及一種雙黑體的紅外偏振焦平面反射光消除方法。

背景技術

非制冷式分焦平面紅外偏振相機是一種可以用來測量紅外光偏振信息的紅外相機，其原理是通過在其焦平面上覆蓋一層由不同檢偏方向(0°、45°、90°、 135°)的微偏振片周期循環擺列組成的陣列來進行檢測，檢偏方向的排布如圖3，以檢偏方向為0°的像素為例，其對0°的偏振光響應值最高，對90°的偏振光響應值最低，對45°和135°的偏振光響應值在前兩者之間。圖3所示4個格子代表焦平面上相鄰的4個像素，格子中的線的方向，代表該像素的檢偏方向，被與檢偏方向相同方向的偏振光照射時，在4個像素中這個像素的響應值最高。

在使用偏振相機的實驗如定標、非均勻校正中，生成偏振光的方式一般是直接在輻射源前方放置偏振片，所使用的高消光(10000：1以上)的偏振片，基本都是反射式偏振片。這種偏振片的工作原理是通過排布極密金屬柵條將選定方向的偏振光以外的部分反射，只允許選定方向的偏振光透射，達到生成特定方向的偏振光的目的。

反射式偏振片在絕大多數的偏振相機實驗中展現了優秀的性能，但是在非制冷分焦平面式紅外相機相關的實驗中，這種生成特定方向紅外偏振光的方式產生一個新的問題。非制冷式分焦平面紅外偏振相機具有小型化、集成化等優點，為此它舍棄了笨重的制冷裝置，所以無法在工作的狀態下對相機和焦平面進行制冷；而相機的焦平面在工作時會不斷產生熱量，加熱自身，最終在一個遠超室溫的溫度(40～50℃)下，發熱與散熱達到一個平衡，使得焦平面的溫度在這個溫度區間內隨時間和工作環境變化波動。這時，發熱的焦平面將不斷向外發射具有一定強度的紅外光，這束光將通過光路，從鏡頭射出，照射到偏振實驗中設置的反射式偏振片上，而由于反射式偏振片的工作特性，它將符合檢偏方向的紅外偏振光透過，將其余的光反射，于是和選定檢偏方向正交的偏振光經由反射，再次進入了紅外偏振相機中，這將對相關的偏振實驗造成嚴重影響，特別是當作為紅外光源的黑體的溫度低于焦平面的工作溫度時，甚至會得到與期望的偏振光方向相反的檢測結果。

如圖4所示，以檢偏方向為0°的像素為例，當黑體溫度較低時，其在偏振片透偏方向為0°時的響應值小于透偏方向為90°時的響應值，因為此時黑體發射的紅外光透過偏振片產生的0°偏振光光強小于偏振片上反射回來的90°偏振光；隨著黑體溫度升高，前者不斷增強最終將大于后者，表現出正常的檢偏特性。并且由于非制冷式紅外相機的工作溫度并不穩定，而是在一個范圍內隨時間和環境波動，所以得到的檢測值也將隨時間和環境變化，這些問題將給非制冷式紅外偏振相機的標定和非均勻校正等大量實驗帶來不可忽視的影響。因此，有必要使用一種特殊的光路設計方法，規避發熱焦平面照射紅外偏振片產生的反射光對一系列非制冷式紅外偏振相機相關的實驗造成的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙黑體的紅外偏振焦平面反射光消除方法，以解決現有非制冷式分焦平面紅外偏振相機使用過程中，焦平面產生的紅外光對紅外偏振焦平面測量造成干擾的問題。

本發明采用以下技術方案：一種雙黑體消除紅外偏振焦平面反射光的成像系統，包括：

一相機，為非制冷式分焦平面紅外偏振相機；

一偏振片，為反射式紅外偏振片，設置在所述相機鏡頭前方，且與所述相機發射的光線不垂直；

第一黑體，間隔設置在所述偏振片遠離所述相機的一側，用于產生紅外光；

第二黑體，間隔設置在所述偏振片靠近所述相機的一側，且位于所述偏振片的法線延長線上，并與所述偏振片的法線方向垂直，用于將接收到的紅外光吸收；