[发明专利]能降低偏振成像器件像元间光串扰的微透镜阵列

说明书

本发明提出了一种能降低偏振成像器件像元间光串扰的微透镜阵列，包括像元阵列、平坦化层、光栅阵列和微透镜阵列；像元阵列由多个按阵列形式分布的像元组成；光栅阵列由多个按阵列形式分布的亚波长光栅组成；微透镜阵列由多个按阵列形式分布的微透镜组成；其创新在于：所述微透镜的直径与像元的对角线等长；相邻微透镜之间设置有隔离槽，隔离槽的深度达到光栅阵列表面。本发明的有益技术效果是：提出了一种用于偏振成像器件的微透镜阵列，该微透镜阵列能有效降低像元间的光串扰。

技术领域

本发明涉及一种偏振成像器件，尤其涉及一种能降低偏振成像器件像元间光串扰的微透镜阵列。

背景技术

传统成像技术一般通过捕捉波长和强度信息来实现成像功能，利用偏振信息成像则是近年来兴起的一个新兴领域。众所周知，光本质上是一种电磁波，当光在传播过程中，其电场振动偏于某个方向即为光的偏振特性；利用偏振信息进行成像，能够提供更为丰富的场景信息，当光线经过物体表面反射后，其偏振特性会发生相应的变化，因而可以从中提取出物体的成分信息和表面特性，提高目标识别的能力。现有的偏振成像技术，其原理是利用多个不同角度的偏振器对入射光中不同方向的电场振动进行分解，再使用图像传感器分别采集不同的偏振分量，最后通过算法计算获得偏振程度和偏振角度等偏振信息，增强图像识别能力。偏振成像在目标识别、大气观测、地面遥测、医学诊断、图像去雾等领域有着广泛的应用前景。

现有的偏振成像器件主要有旋转偏振器、光路分离和分焦平面三种技术方案；其中，旋转偏振器方案即是在镜头前面增加一个线偏振器，通过驱动装置传动偏振器旋转，此种方案较为简单和廉价，合成一副完整偏振图像需要将偏振器依次旋转到多个角度分步获取偏振信息，成像非常耗时，帧率较低。光路分离方按是将多个相机组成阵列，在每个相机前面加装不同方向的偏振器，最后将各相机获得的不同偏振方向的图像合成为一副完整图像，这种方法可以同时获取不同方向的偏振信息，但过大的体积使其缺乏便携性。分焦平面方案是将不同角度的微型偏振器集成在感光芯片焦平面的邻近像元上，每个微型偏振器与像元一一对应，四个带有不同角度微型偏振器的像元就构成了一个偏振像元，基于此方案的偏振相机具有很高的集成度和图像采集效率，因而成为了偏振成像器件的主流发展方向。

现有技术中，基于分焦平面方案的偏振成像器件，其微型偏振器通常采用亚波长光栅，亚波长光栅具有检偏的特性，当亚波长光栅的线宽远小于入射波长时，只有特定方向的偏振分量才能通过亚波长光栅，通过将四个检偏角度分别为0°、45°、90°、135°的亚波长光栅以及相应的像元组合在一起，就构成了一个偏振功能单元；对于偏振成像器件而言，偏振消光比是其主要参数之一，偏振消光比指的是像元所接收到特定偏振方向光强与其他偏振方向光强之比，由于每个亚波长光栅四周均为其他检偏角度的亚波长光栅，因而必须严格限制像元之间的光串扰才能保证较高的偏振消光比，然而，由于亚波长光栅同时具备衍射特性，入射光进入亚波长光栅后，会在衍射作用下进入邻近像元，造成光串扰。

发明内容

为解决背景技术中所述的光串扰问题，本发明提出了一种能降低偏振成像器件像元间光串扰的微透镜阵列，包括像元阵列、平坦化层、光栅阵列和微透镜阵列；所述像元阵列由多个按阵列形式分布的像元组成；所述光栅阵列由多个按阵列形式分布的亚波长光栅组成；所述微透镜阵列由多个按阵列形式分布的微透镜组成；所述平坦化层设置在像元阵列表面，所述光栅阵列设置在平坦化层表面，多个亚波长光栅与多个像元一一对应，所述微透镜阵列设置在光栅阵列表面，多个微透镜与多个亚波长光栅一一对应；相对应的微透镜、亚波长光栅和像元三者同心；其创新在于：所述微透镜的直径与像元的对角线等长；相邻微透镜之间设置有隔离槽，隔离槽的深度达到光栅阵列表面。