可见光偏振相机制造技术

本实用新型专利技术公开了可见光偏振相机，包括相机镜头、电调偏振TN液晶器件、检偏器、图像传感器和图像输出单元，电调偏振TN液晶器件包括第一极板、第二极板、间隔子组和液晶，第一极板的第一端超出第二极板的第一端，第二极板的第二端超出第一极板的第二端，第一极板包括第一基片、第一ITO导电膜和第一定向膜，第一定向膜上设置有第一定向槽；第二极板包括第二基片、第二ITO导电膜和第二定向膜，第二定向膜上设置有第二定向槽；第二定向槽与第一定向槽垂直；液晶填入第一定向槽和第二定向槽内。本实用新型专利技术结构简单易于实现，直接将电调偏振TN液晶器件插入传统相机的光路中实现偏振选择功能，通过电调控制偏振效果。过电调控制偏振效果。过电调控制偏振效果。

【技术实现步骤摘要】
可见光偏振相机


[0001]本技术属于光学成像探测
，更具体地，涉及可见光偏振相机。

技术介绍

[0002]大雾和眩光很大程度上制约了海面目标在相机上的成像，如何消除大雾和眩光的影响是目前海面探测亟待解决的问题。
[0003]目前较为成熟的技术，是在相机上采用近红外(NIR)波段滤光片进行波段选择成像，提升了透过率和画面对比度，但效果有限。偏振透雾是目前研究较多的热点方向。由于光电观察的目标一般是舰船、建筑的人造物，其对光线的反射具有偏振选择性，而大气粒子一般是均匀散射，基于这一特性，众多机构开展了基于偏振的透雾研究，取得了一定成果。水面对光线的反射也具有偏振选择性，反射s光，透射p光，因而偏振去眩光也有突出效果。实现手段包括旋转偏振片、切换偏振片和探测器微偏振片等。旋转或切换偏振片的方式在时间上不连续，效率较低，探测器上贴装微偏振片的技术难度极大，目前只有索尼有成熟产品，但分辨率一般不高，而且存在禁运风险。因此，亟需一种方便快捷的偏振实现手段，具有时间和空间上的连续性，既高效又低成本，同时可以兼顾不同波段的探测器。
[0004]目前，相机上使用的基于焦平面阵列的偏振成像技术，正向芯片级的光场偏振测量与成像一体化这一方向发展。现有偏振成像方式主要利用偏振膜片执行成像光波偏振态选取和凝固操作，偏振膜片通过插入成像光路或者与光敏阵列耦合，执行偏振光强感测，难以在偏振与无偏成像间快速切换，完成光偏振态实时选取、凝固、调节与跳变。如目前商用的金属线栅偏振光敏芯片，仅能获取水平、垂直及
±
>45度偏振图像，限制了其应用范围。
[0005]近些年来，随着液晶材料的微纳封装技术等的持续发展，基于电控液晶的宽谱域波束整形、变换与控制方法研究，受到了广泛关注。电控液晶微光学技术，正从早期的基于简单电场进行光调控，向液晶结构由复杂电场驱动与调变，具有光束、能态、偏振以及频谱等可调节的新一代技术模式转变。基于电场驱控液晶分子的有序空间排布，实现控光(控偏)基础上的成像探测识别对抗效能增强这一技术方式，是近些年所兴起和发展的一项新的高性能成像手段。如何在保持液晶器件结构简单、制作成本低、功耗低、易批量生产的前提下实现对入射光的连续控偏效果，成为了目前液晶偏振器件的一个新的研究发展问题。此外，如何实现液晶偏振器件选取和凝固某一任意偏振态，如何在有偏和无偏之间快速切换仍是液晶偏振器件研究的热点，也制约了其在相机上的应用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了可见光偏振相机、其制备方法及应用，可通过在传统相机中加入电调偏振TN液晶器件，对光路中的液晶器件加电调节实现0
°
至90
°
任意偏振态的选取和凝固，通过与检偏器配合可达到良好的偏振选择效果，同时该可见光偏振相机具有偏振能力可电选电调、电跳、响应速度快等显著优点，在无外加其他系统的条件下可实现传统相机到偏振相机的转换，提高现有相机的利用效率。。
[0007]为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了可见光偏振相机，包括沿着光路方向依次布置的相机镜头、电调偏振TN液晶器件、检偏器、图像传感器和图像输出单元，所述相机镜头和所述图像输出单元均安装在相机壳上且均外露于所述相机壳，所述电调偏振TN液晶器件和所述检偏器均安装在内部支架上，所述图像传感器和所述内部支架均安装在所述相机壳内，其特征在于：
[0008]所述电调偏振TN液晶器件，包括第一极板、第二极板、间隔子组和液晶，所述第一极板和第二极板相互平行且两者之间存在间距，所述间隔子组设置在所述第一极板和第二极板之间，所述第一极板和第二极板之间密封安装所述液晶，所述第一极板的第一端超出所述第二极板的第一端，所述第二极板的第二端超出所述第一极板的第二端，其中，所述第一极板的第一端和第一极板的第二端相对布置，所述第二极板的第一端和第二极板的第二端相对布置，从而使得所述第一极板和第二极板错位布置；所述第一极板包括沿着靠近第二极板的方向依次布置的第一基片、第一ITO导电膜和第一定向膜，所述第一定向膜靠近第二极板的一面设置有多道相互平行的第一定向槽，所述第一极板的第一端通过去除部分第一定向膜的方式使部分第一ITO导电膜露出；所述第二极板包括沿着靠近第一极板的方向依次布置的第二基片、第二ITO导电膜和第二定向膜，所述第二定向膜靠近第一极板的一面设置有多道相互平行的第二定向槽，所述第二极板的第二端通过去除部分第二定向膜的方式使部分第二ITO导电膜露出，所述第二定向槽与所述第一定向槽垂直所述液晶填入各第一定向槽和各第二定向槽内。
[0009]优选地，所述图像传感器为CMOS图像传感器。
[0010]优选地，所述第一极板和第二极板之间的间距为10μm～30μm；
[0011]所述第一ITO导电膜的厚度为100nm～200nm，所述第一定向膜的厚度为50nm～60nm；
[0012]所述第二ITO导电膜的厚度为100nm～200nm，所述第二定向膜的厚度为50nm～60nm。
[0013]优选地，所述第一基片为石英玻璃或苏打玻璃，所述第二基片为石英玻璃或苏打玻璃。
[0014]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0015]1)当连续改变第一极板的第一ITO导电膜和第二极板的第二ITO导电膜之间的电压值，致使空间电场由弱变强，液晶分子的长轴朝向发生连续变化，从初始状态下以90
°
的扭曲角及平行于第一基片，逐渐变化为液晶分子的长轴沿电场线偏转至垂直于第一基片，致使总体等效扭转角发生连续变化，可从未加电初始状态下的90
°
扭转入射偏振光，连续变化到加电状态下的0
°
扭转入射偏振光，达到偏振光连续调节的效果，与现有技术相比，本技术的可见光偏振相机结构简单易于实现，无需其他辅助系统，可以直接将电调偏振TN液晶器件插入传统相机的光路中实现偏振选择功能，并通过电调控制偏振效果。
[0016]2)电调偏振TN液晶器件通过调节电压幅值可以快速凝固和选取某一特定角度偏振态，不仅可以实现加电连续选取偏振态，还可以不连续加电实现跳着选取偏振态，加快偏振成像选择效率。
[0017]3)电调扭转入射光的偏振方向，可以应用于成像探测领域的水面强眩光消除、恶
劣天气的去雾等实际场景，提高有效信号探测对比度。
[0018]4)本技术的电调偏振TN液晶器件可以轻松与传统相机进行匹配，实现偏振成像，与传统的线栅型偏振相机相比，无需损失相机空间分辨率，提高目标探测效能，同时可连续采集多偏振角度图片，而非传统的0
°
、45
°
、90
°
偏振，具有较大的实际应用意义。
附图说明
[0019]图1是本技术中可见光偏振相机的分解示意图；
[0020]图2是本技术中电调偏振TN液晶器件的剖面示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可见光偏振相机，包括沿着光路方向依次布置的相机镜头、电调偏振TN液晶器件、检偏器、图像传感器和图像输出单元，所述相机镜头和所述图像输出单元均安装在相机壳上且均外露于所述相机壳，所述电调偏振TN液晶器件和所述检偏器均安装在内部支架上，所述图像传感器和所述内部支架均安装在所述相机壳内，其特征在于：所述电调偏振TN液晶器件，包括第一极板、第二极板、间隔子组和液晶，所述第一极板和第二极板相互平行且两者之间存在间距，所述间隔子组设置在所述第一极板和第二极板之间，所述第一极板和第二极板之间密封安装所述液晶，所述第一极板的第一端超出所述第二极板的第一端，所述第二极板的第二端超出所述第一极板的第二端，其中，所述第一极板的第一端和第一极板的第二端相对布置，所述第二极板的第一端和第二极板的第二端相对布置，从而使得所述第一极板和第二极板错位布置；所述第一极板包括沿着靠近第二极板的方向依次布置的第一基片、第一ITO导电膜和第一定向膜，所述第一定向膜靠近第二极板的一面设置有多道相互平行的第一定向槽，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶茂，郜泽诚，陈召民，张新宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：