一种液晶多光谱离轴偏振成像器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种液晶多光谱离轴偏振成像器件，包括液晶透镜和图像采集器件，所述液晶透镜构造为空间复用离轴透镜结构；所述液晶透镜设置有不同区域，不同区域上的液晶分子取向进行预设的特定排列，用于对入射偏振光进行离轴成像，区分左右圆偏振信息。本实用新型专利技术通过采用空间复用离轴透镜结构，将入射光中的偏振信息、非偏振信息区分成像在像平面不同区域，可计算入射光中偏振度和偏振角图案，使用单一透镜即可实现信息分离的作用。用单一透镜即可实现信息分离的作用。用单一透镜即可实现信息分离的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶多光谱离轴偏振成像器件


[0001]本技术涉及光学成像
，具体涉及一种液晶多光谱离轴偏振成像器件。

技术介绍

[0002]偏振成像技术可在传统的强度成像技术基础上探测目标的偏振信息，从而准确的区分辐射能量相同而偏振特性不同的两个物体，增强目标与背景的对比度，凸显目标边缘信息，此外，由于自然物体表面粗糙，一般不表现出偏振特性，而人造物体表面光滑，辐射光与反射光偏振度相差较大，因此可以利用自然物体与人造目标偏振度不同的特点进行目标探测和目标识别，但是存在以下技术难题：
[0003](1)传统强度成像受复杂背景噪声影响，很难准确识别；
[0004](2)传统强度成像不易识别人造目标与自然目标；
[0005](3)军事上，红外热成像技术难以区分伪装热源与目标的区别，且受环境影响较大；
[0006]目前已经出现的方法包括分时方案(如设置转动偏振片)、分振幅方案(设置两套光路)或分波前方案(利用视角像差)；
[0007]因此亟待一种结构紧凑、识别度高的偏振成像器件，更好地应用于人造目标与自然目标的识别。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种偏结构紧凑、识别度高的偏振成像器件。
[0009]一方面，本技术公开了一种液晶多光谱离轴偏振成像器件，包括液晶透镜和图像采集器件，所述液晶透镜构造为空间复用离轴透镜结构；所述液晶透镜设置有不同区域，不同区域上的液晶分子取向进行预设的特定排列，用于对入射偏振光进行离轴成像，区分左右圆偏振信息。
[0010]作为本技术实施方式的进一步改进，所述产生预设的特定排列的图案化液晶分子取向的方式包括光取向、斜蒸镀、原子力探针浮雕取向。
[0011]作为本技术实施方式的进一步改进，所述液晶透镜构造为液晶盒结构，或所述液晶透镜制备为电控可调成像透镜，或采用液晶聚合物材料制备成具有柔性可弯折可贴附性能的膜结构。
[0012]作为本技术实施方式的进一步改进，所述液晶透镜构造为圆形、方形或其他方便成像分割的形状。
[0013]作为本技术实施方式的进一步改进，所述空间复用离轴透镜结构具体构造为第一离轴结构和第二离轴结构叠加，所述第一离轴结构和第二离轴结构分别为不同区域液晶分子指向；
[0014]所述液晶分子指向是根据其区域所在位置与设计的焦距离轴量而具有的特定指向，且第一离轴结构和第二离轴结构焦距为不相等或两者焦距相等。
[0015]作为本技术实施方式的进一步改进，所述液晶分子指向是根据其区域所在位置与设计的焦距离轴量而具有的特定指向，所述液晶分子指向的矢方向角满足下式：
[0016][0017]上式中，以透镜中心为坐标轴中心，(x
i
,y
i
)为液晶分子在透镜中的位置，λ为透镜工作波长，离轴透镜聚焦点的坐标为(x0,y0,z0)，则
[0018]作为本技术实施方式的进一步改进，所述空间复用离轴透镜结构为第一离轴结构和第二离轴结构叠加，所述第一离轴结构对左旋圆偏光会聚，对右旋圆偏光发散，其液晶分子指向矢排布为0～π，用于对左旋圆偏光成像；所述第二离轴结构对右旋圆偏光会聚，对左旋圆偏光发散，其液晶分子指向矢排布为0～
‑
π，用于对右旋圆偏光成像。
[0019]作为本技术实施方式的进一步改进，所述空间复用离轴透镜结构中的第一离轴结构和第二离轴结构为嵌套排布，具体嵌套方式包括像素相邻嵌套结构、环带嵌套结构或分块嵌套结构，且所述第一离轴结构和第二离轴结构设置在对称位置，所述第一离轴结构和第二离轴结构各自的液晶透镜的面积相等，用于保证分光的均匀性以及采集信息强度一致。
[0020]作为本技术实施方式的进一步改进，所述空间复用离轴透镜结构对非偏振光信息直接透过，无聚焦效果；根据设计的离轴量与离轴方向，所述空间复用离轴透镜结构对左旋圆偏振光在图像采集器件的右端区域或左端区域成像，对右旋圆偏振光在图像采集器件的另一端区域成像；
[0021]所述空间复用离轴透镜结构对于线偏振光，在图像采集器件的左右两端均成像，且强度一致；
[0022]所述空间复用离轴透镜结构对椭圆偏振光，在图像采集器件的左右两端均成像，但根据椭圆长轴方向，在一端成像强度更强，以此区分偏振信息与非偏振信息，且区分不同偏振信息。
[0023]作为本技术实施方式的进一步改进，所述液晶多光谱离轴偏振成像器件依据对不同波长成像效率不同，获得特定波长依赖的偏振成像图案，或使用电压补偿调控对不同波长在不同像平面清晰成像，实现多光谱偏振信息采集。
[0024]作为本技术实施方式的进一步改进，当采用液晶盒结构时，或使用电压补偿改变液晶双折射率差，对不同波长在不同像平面清晰成像，即使得以使得成像效率最高。
[0025]作为本技术实施方式的进一步改进，所述图像采集器件幅面在所处z轴位置处能接收经液晶透镜缩放后的左旋圆偏振光离轴图像和右旋圆偏振光离轴图像；所述图像采集器件所处z轴位置处的长度大于两倍的离轴量，且所述图像采集器件的几何中心与所述液晶透镜的光轴对准。
[0026]本技术还具有以下有益效果：
[0027]1、本技术利用自然物体与人造目标偏振度不同的特点进行目标探测和目标
识别，可应用于军事反伪装屏蔽、空间遥感、医学病变组织探测以及光学检测等许多方面，也可用于大雾天气或水下场景成像，识别准确率高；
[0028]2、本技术采用空间复用离轴透镜结构，对液晶透镜不同区域液晶分子取向进行特定排列，可采集入射图像的偏振信息，将入射光中的偏振信息，非偏振信息区分成像在像平面不同区域，可计算入射光中偏振度和偏振角图案，使用单一透镜即可实现信息分离的作用；
[0029]3、本技术通过光取向、沟槽取向等技术手段来产生特定的液晶分子取向，透镜结构可采用液晶盒结构，制备电控可调成像透镜，也可采用液晶聚合物材料，制备成膜，具有柔性可弯折可贴附性能，结构灵活、集成度高；
[0030]4、本技术仅需一次取向工艺，步骤简单，不需增加工艺复杂度。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；
[0032]图1是本技术实施例涉及的液晶多光谱离轴偏振成像器件结构示意图；
[0033]图2是本技术实施例涉及的第一离轴结构和第二离轴结构的液晶分子排布示意图；
[0034]图3是本技术实施例涉及的第一离轴结构和第二离轴结构通过离轴结构环带嵌套排布方式和像素结构嵌套排布方式的结构示意图；
[0035]图4是本技术实施例涉及的第一离轴结构和第二离轴结构图通过离轴结构环带嵌套液晶分子排布方式和离轴结构方形嵌套液晶分子排布方式的结构示意图；
[0036]图中示例表示为：
[0037]1‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，包括液晶透镜和图像采集器件，所述液晶透镜构造为空间复用离轴透镜结构；所述液晶透镜设置有不同区域，不同区域上的液晶分子取向进行预设的特定排列，用于对入射偏振光进行离轴成像，区分左右圆偏振信息。2.根据权利要求1所述的液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，所述产生预设的特定排列的图案化液晶分子取向的方式包括光取向、斜蒸镀、原子力探针浮雕取向。3.根据权利要求1所述的液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，所述液晶透镜构造为液晶盒结构，或所述液晶透镜制备为电控可调成像透镜，或采用液晶聚合物材料制备成具有柔性可弯折可贴附性能的膜结构。4.根据权利要求1所述的液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，所述液晶透镜构造为圆形、方形或其他方便成像分割的形状。5.根据权利要求1所述的液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，所述空间复用离轴透镜结构具体构造为第一离轴结构和第二离轴结构叠加，所述第一离轴结构和第二离轴结构分别为不同区域液晶分子指向，所述液晶分子指向是根据其区域所在位置与设计的焦距离轴量而具有的特定指向，且第一离轴结构和第二离轴结构焦距为不相等或两者焦距相等。6.根据权利要求1所述的液晶多光谱离轴偏振成像器件，其特征在于，所述空间复用离轴透镜结构为第一离轴结构和第二离轴结构叠加，所述第一离轴结构对左旋圆偏光会聚，对右旋圆偏光发散，其液晶分子指向...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟志，黄文彬，秦鑫伟，杨子星，赵珂扬，陈林森，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：