偏振测定

偏振是光波的特征,其描述其振荡的方向,因为它通过空间传播。光波可以是随机偏振的,线性偏振,圆偏振的,椭圆偏振。直接来自太阳的光是不偏振的,或者换句话说随机偏振,但是当阳光与大气相互作用或反射物理对象时,它通常变得极化。一些鸟类,昆虫和海洋动物利用这种效果导航或改善视觉造影。人眼不能与诸如眩光的偏振光区分非偏振光。但是,眩光简单地反映出闪亮物体的光,总是偏振,并且通过我们太阳镜中使用的线性偏振过滤器显着降低。

什么是polarimetry?

当光波与物体相互作用时,其偏振变化的方式揭示了这些物体的细节。偏振学是利用这些偏振变化来揭示或测量物体特定属性的科学领域。

通常用偏振法,物体被一种特定的、已知的、通常是线性偏振的光照射。虽然许多激光器本身是线性偏振的,但从非偏振光源(如白炽灯或led)产生线性偏振光是相对直接的。非偏振光由许多不同的光的随机振荡组成。当你让非偏振光通过一个线性偏振光器(就像你的偏振光太阳镜)时,除了一个振动都被过滤掉(或排除),它就变成了线偏振光。下图说明了这个概念。出线偏振器的光在一个平面内振荡。

为了实现非线性偏振光,如圆形或椭圆形,您需要以不对称的方式延迟光。这可以用双折射材料来实现,双折射材料通常是晶体,根据材料的方向有不同的折射率。这种不对称的折射率会延迟光,从而导致偏振变化。例如,具有四分之一波延迟的双折射缓速板可以将线偏振光变为圆形。圆偏振光可以通过测量圆偏振光通过材料后的变化来测量未知材料的双折射。

偏振测定

偏振测定

PolarCam具有偏光景软件的摄像机提供实时显示和计算关键偏振参数,包括线性极化程度(DOLP),线性极化角(AOLP),线性斯托克斯参数(S0.,S.1和S2) 和更多。使用许多包含的工具来处理和分析数据,然后保存每个参数的图像和电影以进行全面分析。

量化极化

传统的偏振计通过在每幅图像之间旋转一个线性偏振器来捕获多个图像来表征成像场景或物体的偏振。从捕获的信息,可以量化偏振参数,如线偏振度(DoLP)和线偏振角(AoLP),以及通过透明材料的双折射量。

斯托克斯矢量通常用于描述光束的偏振状态。Stokes载体完全具有光束的6测量值。标称有四个线性极化测量值:垂直(0°),水平(90°)和对角线(45°)和对角线(135°)。并且由于光也可以以圆形方式偏离 - 具有顺时针扭曲或逆时针扭曲 - 需要额外的圆形测量。

Stokes Vectors定义方程

为了更好的理解这一点,理解我0.是在通过零度(垂直)的线性偏振器后到达传感器的光强度是到达传感器之后90.偏光器的强度是90度(水平)吗45.和我135.是偏振器的强度分别为45和135度。第一个斯托克斯参数(s0.)来自第二个参数时添加水平和垂直强度,而第二个参数1)同样的两个之间的差异。第三个参数(s2)两个对角线强度之间的差异。第四个斯托克斯参数(s3.)是两种循环极化之间的差异。

使用线性stokes参数

像PolarCam这样的像素化偏振相机捕捉线偏振测量0., 一世90., 一世45.和我135.在每个视频框架中瞬间。圆极化组件;但是,在没有外部安装的延迟板和其他视频帧的情况下无法捕获。幸运的是,圆偏振光在性质中是罕见的,并且不需要循环极化来制造延迟或双折射测量。Furthermore, with only the linear Stokes parameters, one can generate two other useful parameters: the Degree of Linear Polarization (DoLP, i.e., the relative propensity and direction of linear polarization) and the Angle of Linear Polarization (AoLP, i.e., the angle of the polarization of the light as it reaches the imaging sensor’s plane).

线性极化程度

DOLP是线性偏振的入射光的分数。光滑或镜面倾向于反射具有高DOLP值的光。在室外场景中,大多数自然对象往往是粗糙的,因此由低DOLP值的特征(虽然水是例外的。)人造物体往往非常光滑,因此具有高DOLP值的特征。因此,DOLP可用于在自然场景中突出隐藏的人为物体。DOLP也可用于测量透明材料中的应力诱导的双折射,因为双折射与DOLP成比例。
通过使用三个线性斯托克斯参数计算线性极化程度:
线偏振方向的计算
考虑该公式的可能结果:如果垂直和水平极化强度之间的差异(s1)是一个低数字,两个对角线之间的差异(s2)是一个小数,那么这个分数的分子的平方根也很小——可以小到零。两个斯托克斯或斯托克斯和斯托克斯的相对强度差越大1或者2参数,分数越大变为高于1。分子中的平方和平方根操作消除了负差异,因此线性极性的程度始终是0和1之间的正分数,其中1表示“完全线性偏振,”和0表示“缺乏线性极化”。

AOLP是相对于相机传感器轴的入射光的偏振角。用于计算线性偏振角的公式仅仅是垂直/水平偏振的强度差与两个对角偏振的强度差异的弧形切线的一半。
线偏振角的计算公式
换句话说,这个公式计算了光线到达相机传感器时的偏振角度。这间接地告诉了你,光反射表面的角度(假设你知道光源的入射角)。如果你知道相机和物体之间的距离,就有可能确定被成像物体的3D形状。这一信息具有有趣的潜力:只需一帧偏振图像,就可以确定图像中物体的三维形状。事实上,一些4D PolarCam客户已经展示了这种能力。

添加了技术资源

偏振测量快照日历的研发主题

本文介绍了几个研究领域,用于研究偏振仪快照摄像机。主题包括生物细胞成像,自主车辆视觉等。

188bet亚洲体育手机产品偏振测定

偏光显像偏振光相机

PolarCam相机通过偏振视图软件实时显示和计算关键的偏振参数,包括DoLP、AoLP和线性Stokes参数。

你需要定制的计量吗?

获得一次免费咨询。188bet金宝搏手机网页4D技术的机械、光学、电子和软件工程团队正在等待评估,它将采取什么,以满足您的应用程序的要求。

取得联系

(520)294-5600

位置

3280 E半球回路,Ste 146
亚利桑那州图森市85706

电子邮件

4dinfo@ontoinnovation.com.

办公时间(亚利桑那州时间)

星期一:上午8时至下午5时
星期二:上午8点至下午5点
星期三:上午8时至下午5时
Thur:早上8点 - 下午5点
Fri:早上8点 - 下午5点
坐:关闭
太阳:封闭

发送信息

188bet亚洲体育手机兴趣的产品:
提交提交 提交