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原文传递基于像素偏振相机的旋光色散测量系统及方法

专利名称：	基于像素偏振相机的旋光色散测量系统及方法
摘要：	本发明提供了一种基于像素偏振相机的旋光色散测量系统及方法，上述旋光色散测量系统包括：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)、起偏器、待测旋光性物质、色散元件、第四透镜(10)、像素偏振相机(11)；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。本发明可以实时测量旋光性物质的旋光色散光谱。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	中国科学技术大学
发明人：	张青川;马宣;姜兆祥;徐探;伍小平
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910289692.9
公开号：	CN110132853A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	任岩
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
主权项：	1.一种基于像素偏振相机的旋光色散测量系统，其特征在于，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)、起偏器、待测旋光性物质、色散元件、第四透镜(10)、像素偏振相机(11)；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；所述起偏器用于将非偏振的光过滤为线偏振光；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；所述像素偏振相机(11)用于成像、捕获线偏振光的偏振信息；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、搭建旋光散色光谱的测量光路，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。 9.根据权利要求6所述的旋光色散测量方法，其特征在于，在步骤S2中，进行波长标定时，使用不同的单色光光源，所述像素偏振相机拍摄的图片出现间隔的窄长条型条纹，其像素位置分别对应于不同波长的线偏振光。 10.根据权利要求6所述的旋光色散测量方法，其特征在于，所述旋光色散测量系统包括一旋光管(8)，在步骤S3中，所述旋光管(8)中添加蒸馏水，所述光源(1)产生的稳定、连续宽光谱的白光经所述起偏器整形为线偏振光，线偏振光穿过所述旋光管(8)中的蒸馏水，并经过所述色散元件与第四透镜(10)将不同波长的线偏振光聚焦到所述像素偏振相机(11)的不同像素位置上，每拍摄一帧即记录此时线偏振光的光强信息及偏振信息，计算机经过数据处理即可得到置零时的线偏振光振动面的角度在步骤S4中，向所述旋光管(8)中添加待测旋光性物质，得到此时线偏振光振动面的角度
所属类别：	发明专利