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一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法技术方案

技术编号:20093297 阅读:59 留言:0更新日期:2019-01-15 12:40
本发明专利技术公开了一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块,其中,光源模块包括激光器和起偏器,偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机,其位置关系为:沿激光器的激光光束输出方向,依次是起偏器、待测液晶、物镜、多通道检偏单元和CCD相机,CCD相机的输出端连接至信号处理模块用以进行光强信号计算处理。本发明专利技术还公开了一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测方法。本发明专利技术设计光学测量技术领域,一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法,实现对液晶偏振特性实时检测,与现有技术相比,避免待测液晶与检测系统间的相对运动,测量精度高、效率高。

A Real-time Detection System and Method for Polarization Characteristics of Liquid Crystal Based on Multi-channel Measurement

The invention discloses a real-time detection system for polarization characteristics of liquid crystal based on multi-channel measurement, which comprises a light source module, a polarization measurement module and a signal processing module. The light source module includes a laser and a polarizer. The polarization measurement module includes an objective lens, a multi-channel polarization detection unit and a CCD camera. Its position relationship is as follows: along the laser beam output direction, the polarization is in turn polarized. The output terminal of the CCD camera is connected to the signal processing module to calculate and process the light intensity signal. The invention also discloses a real-time detection method for polarization characteristics of liquid crystal based on multi-channel measurement. In the field of optical measurement technology, a real-time detection system and method of liquid crystal polarization characteristics based on multi-channel measurement are designed to realize real-time detection of liquid crystal polarization characteristics. Compared with the existing technology, the relative motion between the liquid crystal to be measured and the detection system is avoided, and the measurement accuracy is high and the efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法
本专利技术涉及光学测量
,尤其涉及一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法。
技术介绍
液晶凭借其独特的物理化学特性和光场调制能力在当今工业生产及科学研究中发挥着重要作用,除显示领域外,在诸多非显示领域也存在诸多应用,如传感器、计量测试、光学仪器等。其偏振特性对于探究以液晶为代表的单轴类双折射晶体本身的双折射性质有这非常重要的意义。现有的针对液晶器件偏振特性的测量系统多采用起偏器-待测液晶-检偏器(PSA)作为系统框架,其工作原理为:在测量过程中需要在起偏器与检偏器偏正方向平行或垂直的情况下同步旋转,或者旋转待测液晶,并利用光探测器测量光强度信号从而判断其极大值或极小值,记录极大值极小值时旋转角度确定光轴方向,进而判断其光学性质。现有方法需要记录大量数据,且必须扫描足够大的角度范围,需要花费时间较长,不具有实时性;旋转角度的过程引入了机械运动,对测量的精度带来一定影响;无法通过光学方法针对厚度不均匀的液晶样品,无法测得液晶样品厚度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本专利技术的一个目的是提供一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法,实现对液晶偏振特性实时检测,测量精度高、效率高。本专利技术所采用的技术方案是:一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块,其中,所述光源模块包括激光器和起偏器,所述偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机,其位置关系为:沿所述激光器的激光光束输出方向,依次是所述起偏器、待测液晶、所述物镜、所述多通道检偏单元和所述CCD相机;所述物镜用于收集所述待测液晶出射的透射光,所述多通道检偏单元用于将所述物镜出射的光束解调成不同偏振方向的线偏振光,由所述CCD相机采集所述多通道检偏单元输出线偏振光的光强信号,所述CCD相机的输出端连接至所述信号处理模块用以进行光强信号计算处理。作为上述方案的进一步改进,所述起偏器为偏振片或偏振棱镜。作为上述方案的进一步改进,所述多通道检偏单元为偏振掩膜,所述偏振掩膜由检偏区域的阵列组成,所述检偏区域由四个结构相同的第一子检偏区域、第二子检偏区域、第三子检偏区域、第四子检偏区域在同一个平面内按四象限排列组合形成。作为上述方案的进一步改进,所述第一子检偏区域、所述第二子检偏区域、所述第三子检偏区域、第四子检偏区域的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度分别为0度、45度、90度和135度,每个子检偏区域与所述CCD相机的像素单元一一对应。作为上述方案的进一步改进,所述多通道检偏单元包括分光棱镜、第一检偏器和第二检偏器,所述第一检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种,所述第二检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种,所述第一检偏器的偏振方向与所述第二检偏器的偏振方向不同,所述第一检偏器设置在所述分光棱镜的透射光束输出方向上,所述第二检偏器设置在所述分光棱镜的反射光束输出方向上。作为上述方案的进一步改进,所述CCD相机包括第一CCD相机和第二CCD相机,所述分光棱镜的透射光束通过所述第一检偏器,被所述第一CCD相机采集,所述分光棱镜的反射光束通过所述第二检偏器,被所述第二CCD相机采集。作为上述方案的进一步改进,所述第一检偏器为偏振片或偏振棱镜;所述第二检偏器为偏振片或偏振棱镜。作为上述方案的进一步改进,所述信号处理模块为计算机。一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测方法,适用于如上述的基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,包括步骤:将激光光束调制成线偏振光后入射至待测液晶;从所述待测液晶出射的透射光通过多个不同偏振方向的通道;采集多个不同偏振方向的通道输出的线偏振光的光强信号;对采集到的光强信号进行计算处理得出待测液晶的偏振特性。作为上述方案的进一步改进,所述将激光光束调制成线偏振光后入射至待测液晶具体包括激光器发出的激光光束,经由起偏器调制后,形成线偏振光,然后入射到待测液晶;所述从所述待测液晶出射的透射光通过多个不同偏振方向的通道具体包括所述线偏振光经由所述待测液晶调制后,从所述待测液晶出射的透射光由物镜收集,从所述物镜出射的光束再通过具有不同偏振方向的多通道检偏单元,所述多通道检偏单元解调输出不同偏振方向的线偏振光;所述采集多个不同偏振方向的通道输出的光强信号具体包括CCD相机采集多通道检偏单元输出的不同偏振方向的线偏振光的光强信号;所述对采集到的光强信号进行处理计算得出待测液晶的偏振特性具体包括CCD相机将采集到的光强信号发送至信号处理模块,信号处理模块接收光强信号后对光强信号进行计算处理,得到待测液晶的偏转角度和厚度。本专利技术的有益效果是:一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统及方法,将待测液晶出射的透射光调制成不同偏振方向的线偏振光,采集不同偏振方向的线偏振光的光强信号,对光强信号进行计算处理,得出待测液晶的偏振特性,实现对液晶偏振特性实时检测,与现有技术相比,避免待测液晶与检测系统间的相对运动,测量精度高、效率高。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明:图1是本专利技术一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统实施例一结构示意图;图2是本专利技术一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统实施例一中偏振掩膜结构示意图;图3是本专利技术一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统实施例二结构示意图;图4是本专利技术一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测方法流程示意图;图5是液晶分子分布结构图;图6是液晶双折射示意图。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块,其中,光源模块包括激光器和起偏器,偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机,其位置关系为:沿激光器的激光光束输出方向,依次是起偏器、待测液晶、物镜、多通道检偏单元和CCD相机。激光器发出的激光光束,经由起偏器调制后,形成线偏振光,然后入射到待测液晶,线偏振光经由待测液晶调制后,从待测液晶出射的透射光由物镜收集,从物镜出射的光束通过多通道检偏单元,由多通道检偏单元解调成不同偏振方向的线偏振光,由CCD相机采集多通道检偏单元输出线偏振光的光强信号,CCD相机的输出端连接至信号处理模块用以进行光强信号数据处理,信号处理模块为计算机。实施例一图1是本专利技术一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统实施例一结构示意图,参照图1,一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,包括激光器1、起偏器2,待测液晶3、物镜4、多通道检偏单元5、CCD相机6和计算机7,其位置关系为:沿激光器1的激光光束输出方向,依次是起偏器2、待测液晶3、物镜4、多通道检偏单元5和CCD相机6,CCD相机6的输出端与计算机7连接。本实施例中,起偏器2可以是偏振片或偏振棱镜。激光器1发出的激光光束,经由起偏器2调制后,形成线偏振光,然后入射到待测液晶3,线偏振光经由待测液晶3调制后,从待测液晶3出射的透射光由物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,其包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块,其中,所述光源模块包括激光器和起偏器,所述偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机,其位置关系为:沿所述激光器的激光光束输出方向,依次是所述起偏器、待测液晶、所述物镜、所述多通道检偏单元和所述CCD相机;所述物镜用于收集所述待测液晶出射的透射光,所述多通道检偏单元用于将所述物镜出射的光束解调成不同偏振方向的线偏振光,由所述CCD相机采集所述多通道检偏单元输出线偏振光的光强信号,所述CCD相机的输出端连接至所述信号处理模块用以进行光强信号计算处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,其包括光源模块、偏振测量模块和信号处理模块,其中,所述光源模块包括激光器和起偏器,所述偏振测量模块包括物镜、多通道检偏单元、CCD相机,其位置关系为:沿所述激光器的激光光束输出方向,依次是所述起偏器、待测液晶、所述物镜、所述多通道检偏单元和所述CCD相机;所述物镜用于收集所述待测液晶出射的透射光,所述多通道检偏单元用于将所述物镜出射的光束解调成不同偏振方向的线偏振光,由所述CCD相机采集所述多通道检偏单元输出线偏振光的光强信号,所述CCD相机的输出端连接至所述信号处理模块用以进行光强信号计算处理。2.根据权利要求1所述的一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,所述起偏器为偏振片或偏振棱镜。3.根据权利要求1或2所述的一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,所述多通道检偏单元为偏振掩膜,所述偏振掩膜由检偏区域的阵列组成,所述检偏区域由四个结构相同的第一子检偏区域、第二子检偏区域、第三子检偏区域、第四子检偏区域在同一个平面内按四象限排列组合形成。4.根据权利要求3所述的一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,所述第一子检偏区域、所述第二子检偏区域、所述第三子检偏区域、第四子检偏区域的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度分别为0度、45度、90度和135度,每个子检偏区域与所述CCD相机的像素单元一一对应。5.根据权利要求1或2所述的一种基于多通道测量的液晶偏振特性实时检测系统,其特征在于,所述多通道检偏单元包括分光棱镜、第一检偏器和第二检偏器,所述第一检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种,所述第二检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向所成的角度为0度、45度、90度、135度中的一种,所述第一检偏器的偏振方向与所述第二检偏器的偏振方向不同,所述第一检偏器设置在所述分光棱镜的透射光束输出方向上,所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员:田劲东龚明宇章勤男田勇李东
申请(专利权)人:深圳大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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