[发明专利]一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统，包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块，其中，光源模块包括激光器和起偏器，偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机，其位置关系为：沿激光器的激光光束输出方向，依次是起偏器、待测液晶、物镜、多通道检偏单元和CCD相机，CCD相机的输出端连接至信号处理模块用以进行光强信号计算处理。本发明还公开了一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测方法。本发明设计光学测量技术领域，一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法，实现对液晶偏振特性实时检测，与现有技术相比，避免待测液晶与检测系统间的相对运动，测量精度高、效率高。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法。

背景技术

液晶凭借其独特的物理化学特性和光场调制能力在当今工业生产及科学研究中发挥着重要作用，除显示领域外，在诸多非显示领域也存在诸多应用，如传感器、计量测试、光学仪器等。其偏振特性对于探究以液晶为代表的单轴类双折射晶体本身的双折射性质有这非常重要的意义。

现有的针对液晶器件偏振特性的测量系统多采用起偏器-待测液晶-检偏器(PSA)作为系统框架，其工作原理为：在测量过程中需要在起偏器与检偏器偏正方向平行或垂直的情况下同步旋转，或者旋转待测液晶，并利用光探测器测量光强度信号从而判断其极大值或极小值，记录极大值极小值时旋转角度确定光轴方向，进而判断其光学性质。现有方法需要记录大量数据，且必须扫描足够大的角度范围，需要花费时间较长，不具有实时性；旋转角度的过程引入了机械运动，对测量的精度带来一定影响；无法通过光学方法针对厚度不均匀的液晶样品，无法测得液晶样品厚度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法，实现对液晶偏振特性实时检测，测量精度高、效率高。

本发明所采用的技术方案是：一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统，包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块，其中，

所述光源模块包括激光器和起偏器，所述偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机，其位置关系为：沿所述激光器的激光光束输出方向，依次是所述起偏器、待测液晶、所述物镜、所述多通道检偏单元和所述CCD相机；所述物镜用于收集所述待测液晶出射的透射光，所述多通道检偏单元用于将所述物镜出射的光束解调成不同偏振方向的线偏振光，由所述CCD相机采集所述多通道检偏单元输出线偏振光的光强信号，所述CCD相机的输出端连接至所述信号处理模块用以进行光强信号计算处理。

作为上述方案的进一步改进，所述起偏器为偏振片或偏振棱镜。

作为上述方案的进一步改进，所述多通道检偏单元为偏振掩膜，所述偏振掩膜由检偏区域的阵列组成，所述检偏区域由四个结构相同的第一子检偏区域、第二子检偏区域、第三子检偏区域、第四子检偏区域在同一个平面内按四象限排列组合形成。

作为上述方案的进一步改进，所述第一子检偏区域、所述第二子检偏区域、所述第三子检偏区域、第四子检偏区域的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度分别为0度、45度、90度和135度，每个子检偏区域与所述CCD相机的像素单元一一对应。

作为上述方案的进一步改进，所述多通道检偏单元包括分光棱镜、第一检偏器和第二检偏器，所述第一检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种，所述第二检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种，所述第一检偏器的偏振方向与所述第二检偏器的偏振方向不同，所述第一检偏器设置在所述分光棱镜的透射光束输出方向上，所述第二检偏器设置在所述分光棱镜的反射光束输出方向上。