本發(fā)明屬于航天光學(xué)遙感器，特別涉及一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，可應(yīng)用于需要偏振成像的航天相機(jī)。

背景技術(shù)：

1、超透鏡是一種由超表面構(gòu)成的平面光學(xué)器件，由特定形狀、尺寸排列的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)電磁波振幅、相位、偏振、光譜等特性進(jìn)行精確調(diào)控,具有設(shè)計(jì)靈活、質(zhì)量小、平面化及結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。它可以被現(xiàn)有的微電子加工技術(shù)制造，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)大而復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)的集成化和平面化，具有極好的應(yīng)用前景。偏振成像探測(cè)技術(shù)除能獲取目標(biāo)的傳統(tǒng)成像信息外，還能獲取目標(biāo)的偏振信息，對(duì)隱身、偽裝、虛假目標(biāo)具有很強(qiáng)的識(shí)別能力，對(duì)霧霾、煙塵、沙塵等惡劣環(huán)境下的目標(biāo)具有很強(qiáng)的探測(cè)能力。

2、傳統(tǒng)的相機(jī)一般在遙感器光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)偏振片或在探測(cè)器的濾光片上鍍偏振膜，通過(guò)偏振圖像采集處理電路處理實(shí)現(xiàn)相機(jī)的偏振成像。偏振成像技術(shù)對(duì)偏振片或?yàn)V光片上偏振膜的偏振效果一般通過(guò)理論公式測(cè)算得到，難以直接測(cè)量，偏振效果測(cè)定存在偏差，對(duì)目標(biāo)探測(cè)能力或識(shí)別能力產(chǎn)生不利影響。采用超透鏡作為偏振片，偏振效果可調(diào)，且通過(guò)光學(xué)測(cè)試能夠直觀測(cè)定偏振效果。超透鏡應(yīng)用于相機(jī)的偏振成像，需要超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元完全一一對(duì)應(yīng)。然而，單元結(jié)構(gòu)和像元尺寸極小(微納米級(jí)別)，超透鏡與探測(cè)器安裝時(shí)兩者的對(duì)應(yīng)存在極大難度。因而，有必要開(kāi)展超透鏡偏振成像耦合工藝研究，涉及探測(cè)器焦面與超透鏡結(jié)構(gòu)測(cè)量表征、對(duì)準(zhǔn)耦合設(shè)計(jì)等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，該工藝方法通過(guò)控制超透鏡與探測(cè)器的x、y向位置及z向的距離使超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元對(duì)準(zhǔn)耦合。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，一種偏振成像組件，包括超透鏡框、超透鏡墊片、超透鏡和探測(cè)器，超透鏡框用于支撐超透鏡墊片和超透鏡，其上開(kāi)設(shè)避讓超透鏡陣列的通光區(qū)域；超透鏡墊片固定在超透鏡框上，避讓超透鏡陣列的通光區(qū)域，支撐固定超透鏡，長(zhǎng)度與超透鏡長(zhǎng)度一致；超透鏡上光刻有確定形狀、尺寸排列的單元結(jié)構(gòu)以形成超透鏡陣列；超透鏡框、超透鏡墊片和超透鏡構(gòu)成超透鏡組件，與探測(cè)器組裝后形成偏振成像組件，超透鏡的單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元一一對(duì)應(yīng)耦合，光線通過(guò)超透鏡后將光線轉(zhuǎn)換成不同角度光路與探測(cè)器相應(yīng)像元耦合，實(shí)施探測(cè)器的偏振成像。

4、結(jié)合第一方面，所述探測(cè)器與超透鏡框間安裝有調(diào)整墊片，采用緊固件將探測(cè)器、調(diào)整墊片及超透鏡組件固連，通過(guò)調(diào)整墊片厚度調(diào)整探測(cè)器與超透鏡的z向距離。

5、第二方面，一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，包括：

6、根據(jù)線陣探測(cè)器像元區(qū)面形，修磨超透鏡墊片的粘接面；

7、將修磨后的超透鏡墊片、超透鏡框和超透鏡組裝，形成超透鏡組件；

8、將超透鏡組件裝配在長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，調(diào)整超透鏡組件在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的位置和高度，使超透鏡陣列區(qū)域的長(zhǎng)短邊與長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平面上的運(yùn)動(dòng)軸平行；

9、在探測(cè)器與超透鏡框間安裝調(diào)整墊片，通過(guò)緊固件將探測(cè)器、調(diào)整墊片及超透鏡組件固連；

10、調(diào)整探測(cè)器的安裝位置和高度，使探測(cè)器與超透鏡的標(biāo)識(shí)位置滿足預(yù)設(shè)位置關(guān)系，實(shí)施超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元的對(duì)準(zhǔn)耦合。

11、結(jié)合第二方面，所述根據(jù)線陣探測(cè)器像元區(qū)面形，修磨超透鏡墊片的粘接面的步驟中，采用紅外干涉儀測(cè)試線陣探測(cè)器像元區(qū)面形，依據(jù)線陣探測(cè)器像元區(qū)面形修磨超透鏡墊片的粘接面，使超透鏡墊片粘接面的面形與線陣探測(cè)器像元區(qū)面形趨勢(shì)走向相同。

12、結(jié)合第二方面，所述超透鏡陣列區(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū)域，其內(nèi)陣列排布有單元結(jié)構(gòu)，陣列區(qū)域兩條短邊延伸方向定義為y軸方向，兩短邊上對(duì)稱(chēng)光刻有至少兩對(duì)標(biāo)識(shí)點(diǎn)，且其中兩對(duì)標(biāo)識(shí)點(diǎn)為長(zhǎng)短邊交點(diǎn)，陣列區(qū)域長(zhǎng)邊方向定義為x軸方向，每條長(zhǎng)邊外側(cè)沿x軸方向光刻有一排測(cè)試點(diǎn)，每排測(cè)試點(diǎn)與相近的長(zhǎng)邊距離相等。

13、結(jié)合第二方面，所述將修磨后的超透鏡墊片、超透鏡框和超透鏡組裝，形成超透鏡組件的步驟中，超透鏡墊片粘接面的修磨起終點(diǎn)與超透鏡兩側(cè)長(zhǎng)短邊相交處標(biāo)識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，將偏振片墊片固定在偏振片框上，對(duì)超透鏡墊片的粘接面均勻涂抹膠層，超透鏡放置在超透鏡墊片的粘接面上，使超透鏡表面與線陣探測(cè)器像元區(qū)面形趨勢(shì)走向相同。

14、結(jié)合第二方面，所述調(diào)整超透鏡組件在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的位置和高度，使超透鏡陣列區(qū)域的長(zhǎng)短邊與長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平面上的運(yùn)動(dòng)軸平行的步驟，包括：

15、采用長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置對(duì)超透鏡上至少四個(gè)不共線的標(biāo)識(shí)點(diǎn)對(duì)焦，確定四個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的z向坐標(biāo)值，若z向坐標(biāo)一致，則超透鏡z向無(wú)需調(diào)整；若z向坐標(biāo)不一致，則通過(guò)在超透鏡組件與過(guò)渡工裝之間適當(dāng)位置放置調(diào)節(jié)墊片，使該至少四個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)z向共面，完成超透鏡z向調(diào)整。

16、結(jié)合第二方面，所述調(diào)整超透鏡組件在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的位置和高度，使超透鏡陣列區(qū)域的長(zhǎng)短邊與長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平面上的運(yùn)動(dòng)軸平行的步驟，包括：

17、移動(dòng)長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的x軸導(dǎo)軌，利用光學(xué)系統(tǒng)對(duì)超透鏡上任意一排測(cè)試點(diǎn)對(duì)焦，確定測(cè)試點(diǎn)的y向坐標(biāo)值，調(diào)整超透鏡組件的位置，至測(cè)試點(diǎn)的y向坐標(biāo)值一致，使超透鏡x軸與長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的x軸導(dǎo)軌平行，相應(yīng)超透鏡y軸與長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的y軸導(dǎo)軌平行；若超透鏡測(cè)試點(diǎn)的y向坐標(biāo)自始即一致，則無(wú)需調(diào)整超透鏡組件。

18、結(jié)合第二方面，所述調(diào)整探測(cè)器的安裝位置和高度，使探測(cè)器與超透鏡的標(biāo)識(shí)位置滿足預(yù)設(shè)位置關(guān)系，實(shí)施超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元的對(duì)準(zhǔn)耦合的步驟，包括：

19、采用長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置分別對(duì)超透鏡長(zhǎng)短邊相交處標(biāo)識(shí)點(diǎn)對(duì)焦，然后對(duì)探測(cè)器像元區(qū)角點(diǎn)處像元對(duì)焦，獲取標(biāo)識(shí)點(diǎn)與像元的z向坐標(biāo)差值；通過(guò)調(diào)節(jié)墊片的厚度，補(bǔ)償探測(cè)器與超透鏡的z向距離差異，使超透鏡與探測(cè)器各點(diǎn)之間的z向距離值相等；若z向坐標(biāo)差值自始即一致，則無(wú)需對(duì)探測(cè)器進(jìn)行z向調(diào)整。

20、結(jié)合第二方面，所述調(diào)整探測(cè)器的安裝位置和高度，使探測(cè)器與超透鏡的標(biāo)識(shí)位置滿足預(yù)設(shè)位置關(guān)系，實(shí)施超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元的對(duì)準(zhǔn)耦合的步驟，包括：

21、移動(dòng)長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的x軸導(dǎo)軌和y軸導(dǎo)軌，采用長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置測(cè)定超透鏡長(zhǎng)短邊相交處標(biāo)識(shí)點(diǎn)的x軸和y軸坐標(biāo)及探測(cè)器像元區(qū)角點(diǎn)處的x軸和y軸坐標(biāo)，調(diào)整探測(cè)器位置，使超透鏡長(zhǎng)短邊相交處標(biāo)識(shí)點(diǎn)與探測(cè)器像元區(qū)角點(diǎn)滿足預(yù)設(shè)相對(duì)位置關(guān)系；該相對(duì)位置關(guān)系為利用超透鏡單元結(jié)構(gòu)區(qū)域及探測(cè)器像元區(qū)形狀及尺寸仿真得到。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，具有以下有益效果：

23、(1)本發(fā)明提供的一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，采用超透鏡與探測(cè)器結(jié)合，超透鏡作為偏振片，偏振效果可調(diào)，且通過(guò)光學(xué)測(cè)試能夠直觀測(cè)定偏振效果，利于提高對(duì)目標(biāo)探測(cè)能力或識(shí)別能力；

24、(2)本發(fā)明提供的一種超透鏡偏振成像焦面耦合工藝，超透鏡組件在長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接裝置的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的點(diǎn)位調(diào)整，探測(cè)器在超透鏡組件上的調(diào)整，通過(guò)該兩級(jí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)控制超透鏡與探測(cè)器的x、y向位置及z向的距離使超透鏡陣列中單元結(jié)構(gòu)與探測(cè)器像元對(duì)準(zhǔn)耦合；該方法可操作性強(qiáng)，對(duì)準(zhǔn)耦合效果好，便于推廣。