[发明专利]高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列及其成像装置

说明书

本发明公开了一种高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列及其成像装置，解决了现有技术中存在的分焦平面偏振成像方式偏振信息空间采样率低，偏振信息恢复误差大的问题。本发明的高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列，包括依次紧密排列的若干个最小周期单元，所述最小周期单元为超像素；所述超像素由0°、45°、90°三个方向偏振单元组成；其中一个方向偏振单元为两组，构成高采样率偏振单元；三个方向偏振单元中的高采样率偏振单元占45°或‑45°对角线方向；每组偏振单元为一个镜片。

技术领域

本发明涉及一种微偏振片阵列及其成像装置，具体用于实现高采样率实时偏振成像。

背景技术

随着微纳加工工艺的进一步发展，分焦平面偏振成像技术得以实现，其核心在于将微纳光栅偏振阵列与CCD或CMOS焦平面高精度对准贴合封装，从而实现实时偏振成像。微纳光栅偏振阵列的常规排布模式为一个2×2超像素单元在全像素周期性排列，该超像素单元包含0°、45°、90°、135°四个方向的偏振单元，以在一次成像过程实现四个方向偏振图像的同时获取。但是，由于每个像素位置只能采集一个方向的偏振信息，这使得分焦平面偏振成像方式存在瞬时视场误差，需要对所得偏振马赛克图像进行去马赛克才能恢复每个像素位置未能采集的其他方向偏振信息。在每个超像素中，四个偏振方向的微偏振片各出现一次，所以各个方向偏振信息的空间采样率是一样的，只为全阵列的1/4，采样率越低去马赛克误差必然越大，从而降低获取偏振图像的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供公开了一种高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列及其成像装置，解决了现有技术中存在的分焦平面偏振成像方式偏振信息空间采样率低，偏振信息恢复误差大的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列，包括依次紧密排列的若干个最小周期单元，所述最小周期单元为超像素；所述超像素由0°、45°、90°三个方向偏振单元组成；其中一个方向偏振单元为两组，构成高采样率偏振单元；三个方向偏振单元中的高采样率偏振单元占45°或-45°对角线方向；每组偏振单元为一个镜片。

作为本发明公开的微偏振片阵列的一种优选实施方式：高采样率偏振单元占45°对角线方向，低采样率偏振单元占-45°对角线方向或高采样率偏振单元占-45°对角线方向，低采样率偏振单元占45°对角线方向。

作为本发明公开的微偏振片阵列的一种优选实施方式：每个最小周期单元由两个0°偏振单元A，一个45°偏振单元B，一个90°偏振单元C组成，两个0°偏振单元A分布在-45°对角线位置，45°偏振单元B与90°偏振单元C分布在45°对角线位置。

本发明还公开了成像装置，包含分焦平面偏振成像机芯、图像传感器、读出电路和图像显示器，沿着入射光方向，所述图像传感器的前方设置有任一上述的微偏振片阵列。

作为本发明公开的成像装置的一种优选实施方式：所述图像传感器为CCD或者CMOS；入射光经分焦平面偏振成像机芯的镜头聚焦到图像传感器上，将入射光转化为每个像素点上的电信号，将图像传感器与所述微偏振片阵列组合，经读出电路完成光电转换以及去马赛克处理过程，最终图像在图像显示器中显示。

本发明有益效果是：

本发明公开的高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列及其成像装置，通过改变常规微纳光栅偏振阵列的排布模式，利用偏振信息的冗余性，将偏振信息的采集方向由四个减少到三个，在不影响场景线偏振信息获取能力的同时，提高其中一个线偏振方向信息空间采样率为原采样率的两倍，从而减小偏振信息恢复误差。

附图说明

图1a至图1d是本发明实现高采样率实时偏振成像的微偏振片阵列的一种具体实施方式的超像素排布结构图；