TW201934983A - 偏振測量裝置、偏振測量方法及光配向方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種偏振測量裝置、測量方法及光配向方法，測量裝置包括光源、起偏偏振器、檢偏偏振器、旋轉模組、圖像感測器及分析模組，光源發出的光經過起偏偏振器起偏，經過檢偏偏振器檢偏後入射圖像感測器，旋轉模組驅動檢偏偏振器旋轉，圖像感測器獲取檢偏後光的成像訊息，分析模組根據成像訊息以及旋轉角度計算起偏偏振器在不同入射角度下的偏振特性。本發明以圖像感測器代替能量探測器進行偏振測量，利用圖像感測器中像素陣列的不同像素點對不同入射角度的光進行偏振測量，只需要對起偏偏振器在一定入射角度範圍內的與多個不同入射角度的光線對應的多個偏振光進行一個周期的採集測量，就可以計算得出起偏偏振器在不同入射角度下的消光比與偏光角度，精簡了偏振測試過程，提高了測試效率。
（摘要附圖：第4圖）

Description

偏振測量裝置、偏振測量方法及光配向方法

本發明涉及偏振測量技術領域，尤其是涉及一種偏振測量裝置、偏振測量方法及光配向方法。

目前，偏振片得到越來越廣泛的應用，在一些使用場景下，需要對偏振片在不同入射角度情况下的消光比及偏光角度進行測量研究，由於偏振片的各向異性，光線沿不同角度入射時偏振片的消光比及偏光角度會發生改變，當偏振片的應用場景爲非準直光源時，測量不同入射角度下偏振片的消光比及偏光角度對分析偏振片在該光源下的綜合消光比及偏光角度有著十分重要的意義。

如第1圖所示，爲線栅偏振片的多角度入射示意圖，其中，線栅偏振片由平行等間距設置的不透光材質的阻擋線條a和透光基板b構成，透光基板b中形成平行於a的透光狹縫，可對入射光進行偏振，透光狹縫的透振方向固定，線栅偏振片對如第1圖中從Z方向（偏振片的法線方向）入射與從Z'方向入射的光的偏振特性不一樣。在一些使用場景下，需要對不同入射角度情况下偏振片的消光比、偏光角度進行測量研究。

如第2圖所示爲現有的測量偏振片消光比及偏光角度的測量裝置，主要包括光源11、第一準直透鏡411、小孔光欄31、第二準直透鏡412、起偏偏振器21、檢偏偏振器51及能量探測器6。其中，光的入射角度完全垂直於起偏偏振器21的基板。

如第2圖所示，經準直的光垂直進入起偏偏振器21及檢偏偏振器51，測量過程中檢偏偏振器51以步進方式按照一定的角度進行旋轉，在檢偏偏振器51旋轉的過程中，利用能量探測器6記錄光斑能量，測量完成後，對檢偏偏振器51每旋轉一個角度對應的光斑能量值進行擬合計算，得到起偏偏振器21在光垂直入射情况下的消光比與偏光角度。

進一步的，當需要測量起偏偏振器21的大角度入射（即入射光與起偏偏振器21的法線方向有一定夾角）偏振特性時，如第3圖所示，先旋轉起偏偏振器21以改變其法線與入射光的夾角，進而調整入射光的入射角度，再重複以上步驟進行測量。其中，當研究起偏偏振器21在不同大角度入射情况下的偏振特性時，需要多次頻繁地調整起偏偏振器21的設置方向以調節入射光的入射角度，再重複以上步驟，測量過程極爲繁瑣，測試效率低下。因此，找到一種簡單高效的測量起偏器在不同入射角度情况下的消光比及偏光角度的方法是目前極待解决的技術問題。

本發明的目的在於提供一種偏振測量裝置或方法，以提高偏振器在不同入射角度情况下的消光比及偏光角度的測試效率，簡化其測試過程。

爲了達到上述目的，本發明提供了一種偏振測量裝置，包括光源、第一偏振器、第二偏振器、旋轉模組、圖像感測器及分析模組，所述光源發出的多個具有不同入射角度的光線經過所述第一偏振器起偏，並經過所述第二偏振器後被所述圖像感測器探測，所述旋轉模組驅動所述第二偏振器以所述第二偏振器的法線方向爲轉動軸以步進方式按照一定的角度進行旋轉，所述圖像感測器獲取所述第二偏振器每旋轉一個角度後經過所述第二偏振器後產生的與所述多個具有不同入射角度的光線對應的多個偏振光的成像訊息，所述分析模組根據所述成像訊息以及所述第二偏振器的旋轉角度計算所述第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。

可選的，所述光源、所述第一偏振器、所述第二偏振器及所述圖像感測器的中心軸相互對準。

可選的，所述光線爲自然光。

可選的，所述偏振測量裝置還包括光欄及準直透鏡，所述光源發出的光線依次經過所述第一偏振器起偏、經過所述光欄進行角度約束以及經過所述準直透鏡準直後入射到所述第二偏振器。

可選的，所述旋轉模組包括旋轉電機和安裝盒，所述第二偏振器安裝在所述安裝盒上，所述旋轉電機驅動所述安裝盒旋轉。

可選的，所述圖像感測器爲CCD圖像感測器。

可選的，所述圖像感測器包括多個像素點形成的像素陣列，每個所述像素點用於採集與相應的一入射角度對應的偏振光的成像訊息。

可選的，所述圖像感測器採集的成像訊息包括各所述像素點採集的偏振光的光强訊息以及各所述像素點相對於所述光源的相位訊息。

可選的，所述偏振測量裝置還包括框架，所述第一偏振器、所述光欄、所述準直透鏡、所述第二偏振器、所述安裝盒及所述旋轉電機均設置在所述框架上。

可選的，所述第一偏振器和第二偏振器均爲透射式偏振器。

爲了達到上述目的，本發明還提供了一種採用上述任意一項所述偏振測量裝置的偏振測量方法，包括：

光源發出的多個具有不同入射角度的光線經過第一偏振器以及第二偏振器後得到與所述多個具有不同入射角度的光線對應的多個偏振光；

驅動所述第二偏振器按照預設的速度以步進方式按照一定的角度並以所述第二偏振器的法線爲轉動軸旋轉；

利用圖像感測器獲取所述第二偏振器每旋轉一個角度後經過所述第二偏振器的所述偏振光的成像訊息；以及

分析模組根據所述成像訊息以及所述第二偏振器的旋轉角度計算所述第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。

可選的，還包括：

藉由光欄對經過所述第一偏振器的所述光線進行角度約束；以及

藉由準直透鏡對經過所述光欄的所述光線進行準直。

可選的，所述圖像感測器採集的成像訊息包括所述圖像感測器中的每個像素點採集的與具有對應的入射角度的光線相關的光强訊息以及所述圖像感測器中各個像素點相對於所述光源的相位訊息。

可選的，所述第二偏振器的累計旋轉角度至少爲180度。

可選的，所述分析模組根據所述成像訊息以及所述第二偏振器的旋轉角度計算所述第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性的步驟包括：

藉由所述圖像感測器上各個像素點相對於所述光源的相位訊息確定各個像素點對應的光線的入射角度；

提取所述圖像感測器上每個像素點在所述第二偏振器的不同旋轉角度下採集到的光强訊息以得到圖像灰度值，根據馬呂斯定律進行三角函數擬合得到擬合曲線；

根據所述擬合曲線得到各個像素點對應的偏振光的偏振特性，進而得到所述第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。

可選的，根據所述擬合曲線得到各個像素點對應的偏振光的偏振特性的步驟包括：

根據所述圖像灰度值的最大值與所述圖像灰度值的最小值的比值確定各個像素點對應的偏振光的消光比，進而得到所述第一偏振器在各個像素點對應的不同入射角度下的光線的消光比；

根據所述圖像灰度值的最大值對應的所述第二偏振器的旋轉角度確定各個像素點對應的偏振光的偏光角度，進而得到所述第一偏振器在各個像素點對應的不同入射角度下的光線的偏光角度。

此外，本發明還提供了一種光配向方法，採用上述任意一項所述的偏振測量方法對用於光配向的偏振片的偏振特性進行測量。

與現有技術相比，本發明以圖像感測器進行偏振訊息的採集，利用圖像感測器中像素陣列的不同像素點對不同入射角度的光進行偏振測量，只需要對起偏偏振器在某一個入射角度範圍內的與多個不同入射角度的光線對應的多個偏振進行一個周期內的測量採集，就可以根據不同像素點上的入射光强度訊息和入射光相位訊息（像素點相對於光源的位置訊息）計算得出起偏偏振器在不同入射角度下的偏振特性，精簡了偏振測試過程，有效地提高了測試效率。

下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

發明人曾經嘗試採用如第3圖所示的偏振片消光比、偏光角度測量方式對偏振片進行測量，當研究檢偏偏振器21在不同大角度入射情况下的偏振特性時，需要多次頻繁地旋轉檢偏偏振器21以調節入射光的入射角度，再重複以上步驟，測量過程極爲繁瑣，測試效率低下。

如第7圖所示，採用圖像感測器來採集經過檢偏偏振器檢偏的光斑訊息時，不僅能採集到光斑的能量訊息，還可以利用圖像感測器中像素陣列上的不同像素點相對於光源的位置確定光斑的相位訊息。

本發明提出一種偏振測量裝置及測量方法，使用圖像感測器代替能量探測器對檢偏後的偏振光進行採集測量，在採集光斑能量訊息的同時，利用像素陣列上的不同像素點採集入射到該像素點上的光線的相位訊息，只需要對起偏偏振器在具有一定入射角度範圍（即包含多個不同入射角度）的自然光下的偏振進行測量採集，再結合圖像感測器拍攝到的圖像光强訊息及每個像素點對應的相位訊息進行數據處理，就能夠有效地計算得到起偏偏振器在該不同入射角度（如第7圖中的方位角θ、極化角ψ）下的消光比及偏光角度。

下面將結合第4圖-第10圖詳細介紹本發明實施例的內容。

如第4圖所示，本發明實施例提出一種偏振測量裝置，該偏振測量裝置包括光源12、起偏偏振器22、檢偏偏振器52、圖像感測器7、旋轉模組以及分析模組（圖中未畫出），光源12發出的包含多個不同入射角度的光經過起偏偏振器22起偏，經過檢偏偏振器52檢偏後入射圖像感測器7，所述旋轉模組驅動檢偏偏振器52以檢偏偏振器52的法線方向爲轉動軸旋轉，圖像感測器7實時獲取檢偏後的與多個不同入射角度的光線對應的多個偏振光的成像訊息，所述分析模組接收獲取的成像訊息以及檢偏偏振器52的轉動角度計算確定所述起偏偏振器22在不同入射角度下的偏振特性。

其中，所述偏振測量裝置還包括小孔光欄32及準直透鏡42，所述旋轉模組包括旋轉電機8和檢偏器安裝盒9，檢偏偏振器52安裝於檢偏器安裝盒9上，檢偏器安裝盒9安裝在高精度的旋轉電機8上，旋轉電機8驅動檢偏器安裝盒9以檢偏偏振器52的法線方向爲轉動軸進行旋轉，從而驅動檢偏偏振器52以其法線方向爲轉動軸進行旋轉。在此，檢偏偏振器52水平安裝在檢偏器安裝盒9上，旋轉電機8驅動檢偏器安裝盒9以檢偏偏振器52的法線方向爲轉動軸進行旋轉，也即驅動檢偏器安裝盒9以其自身的法線方向爲轉動軸進行旋轉。

可選的，如第4圖所示，該偏振測量裝置還包括框架10，起偏偏振器22、小孔光欄32、準直透鏡42、檢偏偏振器52、檢偏器安裝盒9及旋轉電機8均設置在框架10上。

如第4圖和第5圖所示，光源12、起偏偏振器22、小孔光欄32、準直透鏡42、檢偏偏振器52及圖像感測器7的中心相互對準，且起偏偏振器22、準直透鏡42、檢偏偏振器52及圖像感測器7四者沿著起偏偏振器22法線的方向平行設置，即上述一系列器件的中心軸相互對準。

可選的，光源12爲非準直光源，發出的光爲自然光。

可選的，準直透鏡42的數值孔徑可根據測試需求靈活選擇，當準直透鏡42的數值孔徑（NA）大於0.7，其能夠接收的入射光的角度（與透鏡的主光軸的夾角）大於45°。

可選的，起偏偏振器22及檢偏偏振器52可選用如第1圖所示的線栅偏振片；起偏偏振器22和檢偏偏振器52均爲透射式偏振器，二者對光進行透射偏振。

可選的，圖像感測器6爲CCD圖像感測器。當然，圖像感測器6也能選取CMOS圖像感測器，可根據測試的精度需求和成本做靈活選擇。所述圖像感測器6包括多個像素點形成的像素陣列，各所述像素點用於採集不同入射角度的光的光强訊息。

如第5圖所示，光源12發射出的自然光，經起偏偏振器22進行起偏，再藉由小孔光欄32進行角度約束，透過小孔光欄32 的光經過準直透鏡42進行準直後入射到檢偏偏振器52，經準直後的偏振光透過檢偏偏振器52進行檢偏，檢偏後的偏振光射入圖像感測器7，在圖像感測器7上成像，形成光斑。

如第6圖所示，檢偏後的偏振光在圖像感測器7的像素陣列71上形成光斑S，圖像感測器7上的像素陣列71記錄下光斑S的形貌與灰度。

此外，藉由圖像感測器7的像素陣列71中各個像素點711不僅能採集記錄入射光線的光强訊息，還能確定光線的相位訊息，即像素點711相對於光源12的位置訊息，如第7圖所示，可藉由當前像素點相對於光源12的位置訊息確定入射到當前像素點上的光線的入射角度（θ，ψ），其中，θ表示方位角，取值0-90°，ψ表示極化角，取值0-360°。

在使用該測量裝置測試的時候，利用高精度的旋轉電機8控制檢偏偏振器52按照預設的速度及以步進方式按照一定的角度進行旋轉；同時，檢偏偏振器5每旋轉一個角度，利用圖像感測器7採集記錄下此時光斑S的形貌與灰度，並記錄下對應的檢偏偏振器52的旋轉角度值。

所述分析模組接收獲取圖像感測器7的像素陣列71中各個像素點711採集到的入射光線的光强訊息及相位訊息，並據此計算確定起偏偏振器22的偏振特性。

同時，本發明實施例還提供一種利用上述測量裝置測量檢偏偏振器的偏振特性的方法，如第8圖所示，該測量方法包括步驟：

S1、採用起偏偏振器22對光源12發出的包含多個不同入射角度的自然光進行起偏，得到偏振光；

S2、藉由檢偏偏振器52對所述偏振光進行檢偏；

S3、驅動檢偏偏振器52按照預設的速度及以步進方式按照一定的角度並以檢偏偏振器52的法線方向爲轉動軸旋轉，利用圖像感測器7實時獲取檢偏偏振器52每旋轉一個角度後檢偏的偏振光的成像訊息；以及

S4、利用分析模組根據所述成像訊息以及所述檢偏偏振器52的旋轉角度計算起偏偏振器22在不同入射角度下的偏振特性。

可選的，在起偏偏振器22進行起偏之後，在檢偏偏振器52進行檢偏之前，即在步驟S1與S2之間，該測量方法還包括步驟：

（1）、藉由小孔光欄32對所述偏振光進行角度約束；

（2）、藉由準直透鏡42對經過所述小孔光欄32進行角度約束後的所述偏振光進行準直。

其中，檢偏偏振器52的旋轉速度與步進的角度參數由測試所需的數據採樣率與圖像感測器7的採集速率等參數决定，可根據不同的參數與需求做靈活調整。

在步驟S3中，採集得到的成像訊息包括採集到的光强訊息（及根據所述光强訊息能夠得到圖像灰度值H）以及各個像素點對應的相位訊息。

對檢偏後的成像訊息而言，由透振光强度公式馬呂斯定律：可知，圖像感測器7得到的圖像灰度值H與檢偏偏振器52的旋轉角度同樣呈三角函數關係，其中，I表示透射光的光强，I₀ 表示透射光的最大光强，是起偏偏振器22的偏振方向與檢偏偏振器52的偏振方向間的夾角，H表示採集的圖像灰度值，H₀ 表示圖像灰度值的最大值，是檢偏偏振器的旋轉角度，常數C爲檢偏偏振器52的初始偏振方向與起偏偏振器22的偏振方向之間的夾角。

如第10圖所示，由於圖像感測器7得到的圖像灰度值H與檢偏偏振器52的旋轉角度呈三角函數關係，所以，在測試過程中，檢偏偏振器52需要至少旋轉半周（即，旋轉180°）以保證數據採樣完整性，即至少採集得到一個周期內的數據。任意的，檢偏偏振器52每次旋轉10度，每次旋轉後停頓5秒鐘，以便圖像感測器7進行成像訊息的採集，再繼續旋轉，總共旋轉18-36次。

在步驟S4中，藉由所述分析模組接收獲取一系列的成像訊息（光强訊息（及相應的圖像灰度值H）、像素點的相位訊息）以及檢偏偏振器52的旋轉角度，並據此計算起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的偏振特性，包括消光比與偏光角度。

具體的，結合第9圖，利用分析模組根據所述成像訊息計算起偏偏振器22在不同入射角度下的偏振特性的步驟S4包括：

S41、藉由圖像感測器7上各個像素點711與光源12的相對位置確定當前像素點上自然光的入射角度（θ，ψ），得到圖像感測器7的入射角度雲圖；

S42、提取圖像感測器7上每個像素點711在檢偏偏振器52的不同旋轉角度下採集到的光强訊息並得到的相應圖像灰度值H，根據馬呂斯定律進行三角函數擬合得到擬合曲線；

S43、根據擬合得到的擬合曲線計算確定各個像素點對應的偏振光的偏振特性，得到圖像感測器7對應的偏振特性雲圖，再結合入射角度雲圖與偏振特性雲圖得到起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的偏振特性。

可選的，在步驟S41中，參見第7圖，在所述分析模組中，根據測量裝置的結構計算光的入射角度，針對像素陣列71中的各個像素點711，根據當前像素點711與光源12的相對位置確定入射到該像素點711上的入射光線的入射角度（θ，ψ），從而可以得到不同像素點711上入射光線的入射角度雲圖。

在步驟S42中，參見第9圖，針對像素陣列71中的各個像素點711，旋轉檢偏偏振器52至少半周並採集每次旋轉過一個角度後的光强訊息並得到相應的圖像灰度值H，提取得到的所有圖像灰度值H與對應的檢偏偏振器52的旋轉角度，根據馬呂斯定律進行三角函數擬合，得到如第10圖所示的擬合三角函數曲線。

在步驟S43中，由當前像素點的成像訊息的數據擬合得到的三角函數曲線後，再由所述擬合三角函數曲線求出當前像素點的消光比與偏光角度，進而求出像素陣列71的消光比雲圖與偏光角度雲圖，得到圖像感測器7對應的偏振特性雲圖，進而得到起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的偏振特性。可選的，根據擬合得到的三角函數計算確定各個像素點對應的偏振光的偏振特性的步驟S43包括：

S431、根據圖像灰度值H的最大值H₀ 與圖像灰度值H的最小值H₁ 的比值確定各個像素點對應的偏振光的消光比，進而得到起偏偏振器22在各個像素點對應的不同入射角度下的入射光的消光比；

S432、根據圖像灰度值H的最大值H₀ 對應的檢偏偏振器52的旋轉角度確定各個像素點對應的偏振光的偏光角度，進而得到起偏偏振器22在各個像素點對應的不同入射角度下的入射光的偏光角度。

其中，如第10圖所示，針對每個像素點，根據擬合三角函數曲線能求出當前像素點的圖像灰度值的最大值H₀ 與圖像灰度值的最小值H₁ 。根據圖像灰度值的最大值H₀ 與圖像灰度值的最小值H₁ 計算消光比，圖像灰度值的最大值H₀ 與圖像灰度值的最小值H₁ 的比值即爲起偏偏振器22在入射角度（θ，ψ）下的消光比；根據圖像灰度值的最大值H₀ 確定偏光角度，圖像灰度值的最大值H₀ 對應的旋轉角度值爲起偏偏振器22在入射角度（θ，ψ）下的偏光角度。

最終，藉由像素陣列71上各個像素711的一一對應，將步驟S41中得到的入射角度雲圖與步驟S43中的消光比雲圖或偏光角度雲圖結合在一起，得到起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的消光比與偏光角度。

如第10圖所示，在擬合的三角函數曲線上，在某一個周期（180°）內，圖像灰度值的最大值H₀ 在A點，圖像灰度值的最小值H₁ 在B點，採集擬合曲線上A、B點對應的圖像灰度值H₀ 與H₁ ，二者的比值即爲當前像素點的消光比；採集擬合曲線上A點對應的旋轉角度值，旋轉角度值即爲當前像素點上起偏偏振器22的偏光角度；再結合當前像素點與光源12的相對位置計算得出光線的入射角度（θ，ψ），最終可以藉由像素陣列71上不同的像素711得出起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的消光比與偏光角度，進而得到起偏偏振器22在不同入射角度（θ，ψ）下的偏振特性。

此外，本發明實施例還提供了一種光配向方法，採用上述任意一項所述的偏振測量方法對用於光配向的偏振片的偏振特性進行測量。藉由圖像感測器只需要對某一個入射角度範圍內（即具有多個不同角度的光線）的偏振成像訊息進行一次的周期採集，不需要多次旋轉起偏偏振器以調節入射角度並對偏振成像訊息進行多次重複的周期採集，就能計算得出起偏偏振器在不同入射角度下的偏振特性。

綜上所述，相比於傳統的測量方法中需要多次旋轉起偏偏振器調節入射角度並重複採集測量以計算得到不同入射角度下的消光比與偏光角度，在本發明實施例的偏振測量裝置與測量方法中，以圖像感測器代替能量探測器進行偏振測量，利用圖像感測器上像素陣列中不同位置處的像素點對不同入射角度的光進行偏振測量，只需要對起偏偏振器在一定入射角度範圍內（即具有多個不同角度）的自然光下的偏振成像訊息進行一個周期的採集測量，就可以結合圖像感測器像素陣列中不同位置處的像素點上的入射光的相位訊息計算得出起偏偏振器在該入射角度範圍內的不同入射角度下的偏振特性，精簡了測試過程，提高了測試效率。

上述僅爲本發明的較佳實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬本發明的保護範圍之內。

6‧‧‧能量探測器

7‧‧‧圖像感測器

8‧‧‧旋轉電機

9‧‧‧檢偏器安裝盒

10‧‧‧框架

11、12‧‧‧光源

21、22‧‧‧起偏偏振器

31、32‧‧‧小孔光欄

42‧‧‧準直透鏡

51、52‧‧‧檢偏偏振器

71‧‧‧像素陣列

411‧‧‧第一準直透鏡

412‧‧‧第二準直透鏡

711‧‧‧像素點

A、B‧‧‧點

a‧‧‧阻擋線條

b‧‧‧透光基板

H‧‧‧圖像灰度值

H₀‧‧‧最大值

H₁‧‧‧最小值

S‧‧‧光斑

S1、S2、S3、S4、S41、S42、S43‧‧‧步驟

Z‧‧‧法線方向

Z'‧‧‧入射方向

θ、ψ‧‧‧角度

α'‧‧‧旋轉角度

第1圖爲線栅多角度入射示意圖；

第2圖爲現有偏振片偏振特性測試方法的示意圖；

第3圖爲現有偏振片大角度入射偏振特性測試方法的示意圖；

第4圖爲本發明實施例中偏振測量裝置結構示意圖；

第5圖爲本發明實施例中測量光路示意圖；

第6圖爲本發明實施例中圖像感測器拍攝到的光斑示意圖；

第7圖爲本發明實施例中圖像感測器拍攝光斑的三維示意圖；

第8圖爲本發明實施例中測量方法的步驟示意圖；

第9圖爲本發明實施例中測量方法中數據處理的流程圖；

第10圖爲本發明實施例中光斑灰度值與檢偏偏振器旋轉角度的三角函數關係示意圖。

Claims (17)

1. 一種偏振測量裝置，其中，包括一光源、一第一偏振器、一第二偏振器、一旋轉模組、一圖像感測器及一分析模組，該光源發出的一複數個具有不同入射角度的光線經過該第一偏振器起偏，並經過該第二偏振器後被該圖像感測器探測，該旋轉模組驅動該第二偏振器以該第二偏振器的法線方向爲一轉動軸以步進方式按照一定的角度進行旋轉，該圖像感測器獲取該第二偏振器每旋轉一個角度後經過該第二偏振器後產生的與該複數個具有不同入射角度的光線對應的複數個偏振光的成像訊息，該分析模組根據該成像訊息以及該第二偏振器的旋轉角度計算該第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。
2. 如申請專利範圍第1項所述的偏振測量裝置，其中，該光源、該第一偏振器、該第二偏振器及該圖像感測器的中心軸相互對準。
3. 如申請專利範圍第1項所述的偏振測量裝置，其中，光線爲自然光。
4. 如申請專利範圍第1項所述的偏振測量裝置，其中，該偏振測量裝置還包括一光欄及一準直透鏡，該光源發出的光線依次經過該第一偏振器起偏、經過該光欄進行角度約束以及經過該準直透鏡準直後入射到該第二偏振器。
5. 如申請專利範圍第4項所述的偏振測量裝置，其中，該旋轉模組包括一旋轉電機和一安裝盒，該第二偏振器安裝在該安裝盒上，該旋轉電機驅動該安裝盒旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項所述的偏振測量裝置，其中，該圖像感測器爲一CCD圖像感測器。
7. 如申請專利範圍第6項所述的偏振測量裝置，其中，該圖像感測器包括複數個一像素點形成的一像素陣列，每個該像素點用於採集與相應的一入射角度對應的偏振光的成像訊息。
8. 如申請專利範圍第7項所述的偏振測量裝置，其中，該圖像感測器採集的成像訊息包括各該像素點採集的偏振光的光强訊息以及各該像素點相對於該光源的相位訊息。
9. 如申請專利範圍第5項所述的偏振測量裝置，其中，該偏振測量裝置還包括一框架，該第一偏振器、該光欄、該準直透鏡、該第二偏振器、該安裝盒及該旋轉電機均設置在該框架上。
10. 如申請專利範圍第1項所述的偏振測量裝置，其中，該第一偏振器和該第二偏振器均爲一透射式偏振器。
11. 一種採用如申請專利範圍第1-10項中任意一項所述偏振測量裝置的偏振測量方法，其中，包括： 一光源發出的一複數個具有不同入射角度的光線經過一第一偏振器以及一第二偏振器後得到與該複數個具有不同入射角度的光線對應的複數個偏振光； 驅動該第二偏振器按照預設的速度以步進方式按照一定的角度並以該第二偏振器的法線爲轉動軸旋轉； 利用一圖像感測器獲取該第二偏振器每旋轉一個角度後經過該第二偏振器的該偏振光的成像訊息；以及 一分析模組根據該成像訊息以及該第二偏振器的旋轉角度計算該第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。
12. 如申請專利範圍第11項所述的偏振測量方法，其中，還包括： 藉由一光欄對經過該第一偏振器的光線進行角度約束；以及 藉由一準直透鏡對經過該光欄的光線進行準直。
13. 如申請專利範圍第11項所述的偏振測量方法，其中，該圖像感測器採集的成像訊息包括該圖像感測器中的每個一像素點採集的與具有對應的入射角度的光線相關的光强訊息以及該圖像感測器中各個該像素點相對於該光源的相位訊息。
14. 如申請專利範圍第11項所述的偏振測量方法，其中，該第二偏振器的累計旋轉角度至少爲180度。
15. 如申請專利範圍第13項所述的偏振測量方法，其中，該分析模組根據該成像訊息以及該第二偏振器的旋轉角度計算該第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性的步驟包括： 藉由該圖像感測器上各個該像素點相對於該光源的相位訊息確定各個該像素點對應的光線的入射角度； 提取該圖像感測器上每個該像素點在該第二偏振器的不同旋轉角度下採集到的光强訊息以得到一圖像灰度值，根據馬呂斯定律進行三角函數擬合得到一擬合曲線； 根據該擬合曲線得到各個該像素點對應的偏振光的偏振特性，進而得到該第一偏振器在不同入射角度下的偏振特性。
16. 如申請專利範圍第15項所述的偏振測量方法，其中，根據該擬合曲線得到各個該像素點對應的偏振光的偏振特性的步驟包括： 根據該圖像灰度值的最大值與該圖像灰度值的最小值的比值確定各個該像素點對應的偏振光的消光比，進而得到該第一偏振器在各個像素點對應的不同入射角度下的光線的消光比； 根據該圖像灰度值的最大值對應的該第二偏振器的旋轉角度確定各個該像素點對應的偏振光的偏光角度，進而得到該第一偏振器在各個該像素點對應的不同入射角度下的光線的偏光角度。
17. 一種光配向方法，其中，採用如申請專利範圍第11-16項中任意一項所述的偏振測量方法對用於光配向的偏振片的偏振特性進行測量。