[发明专利]基于像素偏振相机的旋光色散测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于像素偏振相机的旋光色散测量系统，包括：起偏器和像素偏振相机(11)，所述起偏器用于将非偏振的光过滤为线偏振光，所述像素偏振相机(11)用于成像、捕获线偏振光的偏振信息，其特征在于，所述旋光色散测量系统还包括：依次设置的光源(1)、第一透镜(3)、第二透镜(4)、刀口滤波器(5)、第三透镜(6)、待测旋光性物质、色散元件、第四透镜(10)；其中，

所述光源(1)用于提供稳定、连续宽光谱的入射光；

所述第一透镜(3)用于将位于第一透镜(3)焦点处的点光源整形为平行光；

所述第二透镜(4)用于将平行光再次汇聚为点光源；

所述刀口滤波器(5)用于将点光源过滤为方形光源；

所述第三透镜(6)用于将方形光源整形为平行光；

所述色散元件用于将连续宽光谱的白光按波长分散至所述像素偏振相机(11)不同的像素位置；

所述第四透镜(10)用于将平行光汇聚为点光源；

所述光源(1)、第一透镜(3)、第二透镜(4)、刀口滤波器(5)、第三透镜(6)、起偏器、待测旋光性物质、色散元件、第四透镜(10)共光轴，所述像素偏振相机(11)的感光靶面法线与光轴有一个夹角φ。

2.根据权利要求1所述的旋光色散测量系统，其特征在于，还包括积分球(2)，设置在所述光源(1)与所述第一透镜(3)之间，用于对入射光进行整合；其中，

所述积分球(2)的出口、第一透镜(3)、第二透镜(4)、刀口滤波器(5)、第三透镜(6)、起偏器、待测旋光性物质、色散元件、第四透镜(10)共光轴，所述光源(1)与积分球(2)的入口共光轴，所述像素偏振相机(11)的感光靶面法线与光轴有一个夹角φ。

3.根据权利要求1所述的旋光色散测量系统，其特征在于，所述起偏器为偏振片(7)。

4.根据权利要求1所述的旋光色散测量系统，其特征在于，所述色散元件为光栅(9)或者棱镜。

5.根据权利要求1-3任一项所述的旋光色散测量系统，其特征在于，还包括一支承部件，用于放置待测旋光性物质。

6.一种基于像素偏振相机的旋光色散测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S0、搭建旋光色散 光谱的测量光路，形成如权利要求1-5任一项所述的基于像素偏振相机的旋光色散测量系统；

S1、测量所述旋光色散测量系统的工作温度t₀；

S2、对基于像素偏振相机的旋光色散测量系统进行波长标定，以明确像素偏振相机的像素位置与波长的对应关系；

S3、对所述旋光色散测量系统进行置零，获得未添加旋光性物质的线偏振光的振动方位角

S4、添加待测旋光性物质，相同的线偏振光穿过待测旋光性物质，不同波长的线偏振光的偏振信息被所述像素偏振相机(11)实时记录，提取求解所有超像素单元中的偏振信息，得到此时线偏振光的振动方位角

S5、得到旋光度值为其中视为固定值，为实时拍摄图像解算得到的值，在一帧图片中获得旋光色散光谱。

7.根据权利要求6所述的旋光色散测量方法，其特征在于，线偏振光振动面的角度的计算公式为：

其中，超像素单元中四个超像素感光单元的透偏振方向不同，超像素感光单元对应的像素点的成像灰度值也不相同，以顺时针为正向，像素点分别对应0°、45°、90°、135°透偏振方向，θ为偏振光振动面与0°感光单元光透偏振方向的夹角，I₀、I₄₅、I₉₀、I₁₃₅分别为0°、45°、90°、135°对应像素点的灰度值。

8.根据权利要求6所述的旋光色散测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：

采集不开启光源时的背景光图像，去除背景光影响。