[发明专利]一种基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置

权利要求书

1.一种基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：由光谱滤光器(1)，成像镜头(2)，二元数字编码的双折射晶体薄片(3)，微偏振片阵列(4)，光强探测器(5)组成，其中：

光谱滤光器(1)位于成像镜头(2)前，用于对入射光束进行光谱滤光，将入射光的光谱范围限定在一定范围内，经过光谱滤光后的光束进入成像镜头(2)中，并最终形成成像光束，依次经过二元数字编码的双折射晶体薄片(3)和微偏振片阵列(4)，最终到达光强探测器(5)光敏面上，微偏振片阵列(4)由不同偏振方向的检偏器组成，每2×2个像素构成一个周期，且单个像素的尺寸、位置与光强探测器(5)的像素对应，二元数字编码的双折射晶体薄片(3)的编码宽度与微偏振片阵(4)和光强探测器(5)的像元宽度相等，位置对应；

其中，二元数字编码的双折射晶体薄片编码方向可为横向或纵向；

经过成像镜头(2)的光束依次经过二元编码的双折射晶体薄片(3)、微偏振片阵列(4)，并最终进入光强探测器(5)中，由于二元数字编码的双折射晶体薄片(3)、微偏振片阵列(4)和光强探测器(5)的像元均为周期性排列，因此，可以将单个周期内对应的2×2个像元序列视为4个不同的偏振分析器，并组合成一个微偏振仪，对特定空间位置的物点进行全斯托克斯矢量偏振成像，不同周期的偏振分析器组合相同，但由于分布与不同的空间位置，其能够对不同位置的物点进行偏振成像，因此，可以实现对成像视场内的物进行全斯托克斯矢量偏振成像；

设该全斯托克斯矢量偏振成像装置的周期为M×N，每2×2个像元构成一个宏像元，在单个宏像元内，不同子像元对应的二元数字编码的双折射晶体薄片(3)厚度不同，微偏振片阵列(4)的检偏角也不同，从而定量改变入射偏振光的偏振态，实现对入射成像光束进行空间偏振调制，最终根据光强探测器(5)对应单个宏像素内相邻四个像元探测到的光强值计算目标的偏振态，实现全斯托克斯矢量的偏振成像；

由于宏像元的周期性排列，且每个宏像素内的双折射晶体薄片厚度以及微偏振片阵列检偏角均保持一致，因此，对不同空间位置偏振成像的系数矩阵不会发生改变，光强探测器探测强度仅与宏像元内入射光的偏振态有关，即可以通过一次矩阵运算，获取空间分布的物的偏振成像结果。

2.根据权利要求1所述的基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：采用对双折射晶体薄片进行二元数字编码的方式，通过不同编码厚度调节偏振成像相位延迟量，并利用分焦面方法实现对不同视场目标物进行全斯托克斯矢量偏振成像探测，优点在于结构紧凑，功能全面，性能稳定。

3.根据权利要求1所述的基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：光谱滤光器(1)作用是将入射光的光谱限制在一定的带宽范围内，其可以使用光栅光谱仪、干涉滤光器、原子滤光器以及双折射滤光器，只要满足偏振测量应用中系统要求即可。

4.根据权利要求1所述的基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：成像镜头(2)可以采用透射式成像镜头，也可以采用反射式成像镜头，只要满足对目标物进行成像的功能即可，不局限于特定的成像镜头设计形式和具体样式。

5.根据权利要求1所述的基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：光强探测器(5)能够探测入射光束的强度，且具有一定规模的周期性单元分布，其可以采用CCD相机、CMOS相机、EMCCD相机，只要满足光强探测和采集功能即可。

6.根据权利要求1所述的基于二元数字编码双折射晶体的小型化全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：二元数字编码的双折射晶体薄片能够对不同偏振方向的光束产生双折射效应，其可以为石英晶体、方解石晶体，满足双折射晶体材料的双折射特性即可。