Комп’ютерні технології моделювання оптичної системи поляризаційного тепловізора
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.83.69-74Ключові слова:
поляризаційний тепловізор, поляризатор, фазова пластина, енергетичний коефіцієнт пропускання, вектор СтоксаАнотація
У статті досліджується запропонований метод розрахунку енергетичного коефіцієнта пропускання оптичної системи поляризаційного тепловізора (ПТ) для частково поляризованого випромінювання в залежності від кутової орієнтації поляризатора і фазової пластинки.
Основною характеристикою будь-якого тепловізора є енергетичне розділення, яке залежить від коефіцієнта пропускання його оптичної системи. Оптична система ПТ складається із послідовно розташованих на оптичні осі поляризатора, фазової пластинки і об’єктива. Досліджена фізико-математична модель перетворення частково поляризованого випромінювання в такій оптичній системі в залежності від параметрів оптичних елементів та їх орієнтації у просторі. Така модель дозволила визначити коефіцієнт пропускання системи «поляризатор – фазова пластина» в залежності від кута між оптичними осями поляризатора і фазової пластини.
Дослідження цього методу показали, що нормований коефіцієнт пропускання оптичної системи для природнього випромінювання не залежить від кутової орієнтації фазової пластини і дорівнює 0,5. Для частково поляризованого випромінювання коефіцієнт пропускання залежить від кута α: максимальне значення коефіцієнта пропускання буде у випадку, коли оптична вісь фазової пластини лежить в площині пропускання поляризатора (α = 0°). Для довільного ступеня поляризації із збільшенням кута α коефіцієнт пропускання зменшується. При куті α = 45° коефіцієнт пропускання дорівнює 0,5 і не залежить від ступеня поляризації досліджуваного випромінювання.
Для розрахунку характеристик частково поляризованого випромінювання з використанням параметрів Стокса вимірюється інтенсивність на виході оптичної системи для кутів α рівних 0°, 90°, 45° і 135°. Для таких кутів нормований коефіцієнт пропускання для ступеня поляризації 0,5 дорівнює 0,75, 0,25, 0,5 і 0,5 відповідно. Таку особливість оптичної системи ПТ необхідно враховувати при розрахунках температурного розділення і максимальної дальності дії тепловізора.
Посилання
Born M. and Wolf E. (2002) Principles of optics. 7th Edition, Cambridge University Press, 720 p.
Goldstein D. H. (2011) Polarized Light. 3rd Edition, Taylor&Francis Group, LLC, 786 p.
Schott J. R. (2009) Fundamentals of Polarimetric Remote Sensing. SPIE Press, 244 p.
Vollmer M., Möllmann K.-P. (2018) Infrared Thermal Imaging: Fundamentals, Research and Applications. 2nd Edition, Wiley-VCH, 788 p.
Vollmer M. (2001) Identification and Suppression of Thermal Imaging. InfraMation Proceedings, University of Applied Sciences, Brandenbueg, ITC 104 A.
Prokhorov A. M. (1984) Fizicheskii entsiklopedicheskii slovar' [Physical encyclopedic dictionary]. Soviet encyclopedia, Moscow, 944 p.
Yang B., Wu T., Chen W., Li Y., Knjazihhin J., Asundi A., Yan L. (2017) Polarization Remote Sensing Physical Mechanism, Key Methods and Application. The Interma-tion Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, China, Vol XLII-2/W7, pp. 956-960. DOI:10.5194/isprs-archives-XLII-2-W7-955-2017.
Zhao Y., Yi C., Kong S. G., Pan Q., Cheng Y. (2016) Multi-band Polarization Imaging and Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 194 p. DOI:10.1007/978-3-662-49373-1.
Gurton K. P., Yuffa A. J., Videen G. W. (2014) Enhanced facial recognition for thermal imagery using polarimetric imaging. OSA Publishing. Optics Letters, Vol. 39, Iss. 13, pp. 3857–3859. DOI:10.1364/OL.39.003857.
Mann A. (2009) Infrared Optics and Zoom Lenses. 2nd Edition, SPIE Press, 164 p.
Zhang Y., Shi Z. G., Qiu T. W. (2017) Infrared small target detection method based on decomposition of polarization information. Journal of Electronic Imaging, Vol. 26(3). DOI:10.1117/1.JEI.26.3.033004.
Kaplan H. (2007) Practical Applications of Infrared Thermal Sensing and Imaging Equipment. 3rd Edition, SPIE Press, 236 p.
Macleod H. A. (2018) Thin-Film Optical Filters. 5th Edition, Taylor&Francis Group, 664 p.
Chrzanowski K. (2010) Testing thermal imagers. Practical guidebook. Military University of Technology, 00-908, Warsaw, Poland, 164 p.
Kolobrodov V. H., Mykytenko V. I., Tymchyk H. S. (2020) Poliaryzatsiina model teplokontrastnykh ob’iektiv sposterezhennia [Polarization model of heat-contrast objects of observation]. Termoelektryka, Iss. 1, pp. 36-52.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Valentin G. Kolobrodov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
