[发明专利]一种实时小型偏振成像装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种偏振成像装置，属于光学仪器技术领域。

技术背景

到目前为止，用于偏振成像的装置主要是面阵CCD偏振成像装置和线阵 CCD推扫式偏振成像装置。

其中一种面阵CCD偏振成像装置是使用三套光学系统，这三套光学系统中 偏振片是以0°、60°、120°三方向排列的，其工作原理是首先光通过上述三 个偏振片，然后在三个面阵CCD上感光，最后经过电脑处理为有用的偏振图像。 由于该装置使用三套光学系该，使得其体积庞大，结构复杂，而且价格昂贵。

还有一种面阵CCD偏振成像装置是使用一个光学系统，并且在该光学系统 内放置一个三棱镜分光，分光后的三束光分别经过0°、60°、120°三个方向 的偏振片，然后在三个面阵CCD上感光，最后输入计算机处理得到偏振图像。 由于该装置在一个光学系统中采用三个面阵CCD使得其体积太大，从而限制了 它的实际应用。

上述两种面阵CCD偏振成像装置的优点是可以实时得到偏振图像。

另外一种线阵CCD推扫式偏振成像装置的工作原理为在一个光学系统的光 路上依次安装光学透镜组，滤光片，并行排列的0°、60°、120°三个方向检 偏器，三个线阵CCD探测器，以及分别对应于三线阵CCD探测器的三列像元， 其中0°、60°、120°三个方向的检偏器是贴于CCD探测器表面的偏振片或是 直接镀于探测器表面的偏振膜。该装置的优点是结构紧凑、能量不损失，但是 由于采用线阵推扫，从而不能做到实时成像。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现对所要成像的物体实时偏振 成像的装置，且该装置的体积小、结构紧凑、造价低廉。

本发明所述的一种实时小型偏振成像装置，其包括透镜阵列、偏振片阵列 和一个大面阵CCD，所述透镜阵列包括四个排列在同一平面上的透镜，所述偏 振片阵列包括四个不同偏振方向的偏振片，且所述大面阵CCD的尺寸与透镜阵 列、偏振片阵列的尺寸吻合，进入该装置的光线首先透过透镜阵列、然后通过 放置在透镜阵列后的偏振片阵列中的四个偏振片同时成像，所述图像同时被放 置在偏振片阵列后方的大面阵CCD采集，将采集到的图像送入图像处理系统从 而得到完整的偏振图像。

其中透镜阵列中四个透镜的排列为2×2的阵列。

透镜阵列的尺寸为24毫米×36毫米，每个透镜的直径为10毫米。

其中偏振片阵列中四个偏振片的排列为2×2的阵列。

偏振片阵列的尺寸为24毫米×36毫米。

偏振片阵列中四个偏振片的偏振方向分别为0°，45°，90°和135。

其中大面阵CCD的尺寸为24毫米×36毫米，4008×2672个像素数，像素 为1070万。

其中图像处理系统为计算机图像处理系统，该系统提取图像中斯托克斯参 数的数据并对其进行运算从而得到完整的偏振图像。

由于本发明采用CCD面阵从而可以同时成像，因此可以得到目标物体的 实时偏振图像，又因为本发明的透镜和偏振片为2×2的矩阵排列以及只用一个 CCD采集图像，所以使得本发明的体积小，结构紧凑，而且造价相对较低。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种实时小型偏振成像装置的侧面示意图；

图2为透镜阵列、偏振片阵列以及偏振方向正面示意图；

具体实施方式

图1为本发明一种实时小型偏振成像装置的侧面示意图，其中1为透镜阵 列，2为偏振片阵列，3为大面阵CCD，4为计算机。图2为透镜阵列、偏振片 阵列的正面示意图，其中5为2×2透镜阵列，6为不同偏振方向的偏振片阵列。

参见图1和图2，目标物体的反射光首先透过2×2透镜阵列，其中透镜 阵列尺寸为24mm×36mm，透镜的直径为10mm；然后光线通过放置在透镜阵 列后的偏振片阵列成像，其中该偏振片阵列的尺寸为24mm×36mm，且该阵列 中的四个偏振片的偏振方向分别为0°、45°、90°、135°；通过偏振片阵列 所成的图像同时被放置在偏振片阵列后方的大面阵CCD采集，此大面阵CCD 的尺寸为24mm×36mm、4008×2672个像素数、1070万像素，可见该大面阵 CCD的尺寸正好与透镜阵列、偏振片阵列的尺寸吻合；最后将采集到的图像送 入计算机中，通过提取图像中斯托克斯参数的数据并对其进行运算得到完整的 偏振图像。