[发明专利]一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置及方法，属于偏振成像技术领域。它包括沿同一轴线依次排列的激光光源、待测样品、成像镜头、面阵相机，以及与面阵相机电性连接的计算机处理系统，所述成像镜头到面阵相机之间的光路上依次设有液晶相位延迟器、微偏振片阵列。本发明可以测量全部的斯托克斯参量，完整地描述偏振特性；本发明采用液晶相位延迟器和微偏振片阵列相结合地方式进行测量，既可以进行普通的偏振差别成像，具有较好的实时性，也可以对液晶相位延迟器进行调制，从而获得全部的偏振信息，并可进行定量测量；本发明所采用的微偏振片阵列，适用波段较宽，可以通过严格的标定，满足多波段测量的要求。

技术领域

本发明涉及一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置及方法，属于偏振成像技术领域。

背景技术

偏振成像技术是将偏振探测技术和成像技术相融合，可同时获得目标场景的二维图像信息和各点的偏振态信息。偏振信息是独立于光谱信息之外的表征物体固有性质的信息，可作为一种有效鉴别地物的依据，增强目标的可识别性，在遥感探测、军事侦察和生物医学领域具有重要的应用价值。近年来，偏振成像已成为国内外光学探测和遥感领域的研究热点。

光偏振态可用Stokes矢量进行完全描述(S₀,S₁,S₂,S₃)，具有四个独立的分量。要获得完整的偏振态信息，至少需要四次不同偏振片和波片组合的独立测量。根据多次测量方式的不同，可以把偏振成像分成分时测量和实时测量两大类。分时测量通过旋转或者调制光学器件在不同时间获得多次测量结果，适用于建筑、植被、矿石等静态目标的探测。而实时测量通过分光路单次曝光方式获取多个测量结果，具有动态观察能力。已有的实时偏振成像技术中主要采用分幅、分孔径、分频谱通道以及分焦平面等几种方案。

目前，分幅和分孔径偏振成像的时间、空间分辨率较高，但光路复杂，稳定性不高，不同偏振态的图像难以进行像素量级的空间对准；而分频谱通道方案采用双折射晶体劈组调制图像偏振态，干涉条纹的存在导致空间分辨率偏低；分焦平面方案通过单次曝光可以实现偏振态测量，而且整体系统结构紧凑、性能稳定，已经被用于美国军方的雷达遥控系统，是偏振成像技术未来的发展方向。但是，目前基于微偏振片阵列的分焦平面偏振成像只能测量Stokes矢量的前三个线性分量(S₀,S₁,S₂)，其原因在于单纯地通过改变偏振片方向无法测量代表旋光成分的S₃分量。随着偏振成像技术应用范围的扩展，特别是在动态目标遥感研究中，迫切需要发展同时具备高时空间分辨率，并且能够进行全Stokes矢量测量及长期稳定运行等特点的全新偏振成像技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置及方法，它解决了目前基于微偏振片阵列的分焦平面偏振成像不能方便地测量Stokes矢量所有分量的问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置，它包括沿同一轴线依次排列的激光光源、样品、成像镜头、面阵相机，以及与面阵相机电性连接的计算机处理系统，所述成像镜头到面阵相机之间的光路上依次设有液晶相位延迟器、微偏振片阵列。

一种基于微偏振片阵列的偏振成像方法，它包括以下步骤：

(1)根据待测样品选用合适的照明激光光源和成像镜头，沿同一轴线依次放置激光光源、待测样品、成像镜头、液晶相位延迟器、微偏振片阵列、面阵相机，将面阵相机与计算机处理系统电性连接；

(2)激光光源产生入射光经过待测样品后，产生由待测样品光学参数决定的偏振图像；