一种集成化定量相位成像相机、方法及图像处理方法技术

本发明专利技术属于光学仪器技术领域，具体为一种集成化定量相位成像相机、方法及图像处理方法，克服现有相机无法同时对强度与相位成像的问题。相机包括壳体及位于壳体内的集成图像传感器与图像处理电路板；壳体上开设驳接光学镜头的通光接口；集成图像传感器包括依次叠层设置的线偏振片层、偏振二维衍射分光层和二维像素化数字图像感光芯片；图像处理电路板接收集成图像传感器输出的电信号并将其转化为干涉点阵图像。基于图像处理方法对干涉点阵图像进行处理获得目标强度图像和定量相位图像。本发明专利技术相机只需将相机对准经过目标的透射光或被目标反射的反射光，记录下对应的干涉点阵图像，就可以从记录的单幅干涉点阵图像中再现目标的强度和定量相位分布。标的强度和定量相位分布。标的强度和定量相位分布。

【技术实现步骤摘要】
一种集成化定量相位成像相机、方法及图像处理方法


[0001]本专利技术属于光学仪器
，具体为一种集成化定量相位成像相机、方法及图像处理方法，可以实现对目标的强度成像和定量相位成像。

技术介绍

[0002]随着光电成像技术的不断发展，各式各样的相机相继诞生，给日常拍摄记录、科学研究和工业检测等带来了巨大的便利。然而，现有的相机只能响应目标的强度信号，不能直接实现相位成像。
[0003]而相位是光波除强度之外的另一个重要属性。通过对目标的相位成像，不仅可以观测到透明物体的三维轮廓，而且可以得到其内部的结构组成等信息。因此定量相位成像对工业检测、生物医学研究、自适应光学成像等具有十分重要的意义和应用价值。
[0004]为了实现相位成像，已有的方法是通过一定的方式将目标的相位分布转换为强度分布以使得相位信息可以被相机所记录，然后再从记录的单幅或多幅强度图中计算出目标的相位分布。根据转换方式的不同，目前的定量相位成像可分为干涉成像法和非干涉成像法两大类。干涉成像法是通过干涉的方式将目标的相位信息转为干涉图强度分布，然后对记录的干涉图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成化定量相位成像相机，包括壳体，其特征在于：还包括位于壳体内的集成图像传感器(2)与图像处理电路板(3)；所述壳体上开设通光接口；所述集成图像传感器(2)包括依次叠层设置的线偏振片层(2
‑
1)、偏振二维衍射分光层(2
‑
2)和二维像素化数字图像感光芯片(2
‑
3)；所述线偏振片层(2
‑
1)用于接收通过通光接口的目标光并使其成为水平线偏振光；所述偏振二维衍射分光层(2
‑
2)用于将经过线偏振片层(2
‑
1)的一束水平线偏振光衍射为四束包含相同信息的衍射光，其中两束衍射光沿水平方向传播，其偏振方向与线偏振片层(2
‑
1)的透振方向相同，另外两束衍射光沿竖直方向传播，其偏振方向与线偏振片层(2
‑
1)的透振方向垂直；所述二维像素化数字图像感光芯片(2
‑
3) 与图像处理电路板(3)电连接，用于接收偏振二维衍射分光层(2
‑
2)输出的四束包含相同信息的衍射光的光强并进行光电转换，将光强分布转换为相应的电信号传输至图像处理电路板(3)；所述图像处理电路板(3)用于将接收的电信号转化为能够获得目标强度图像和定量相位图像的干涉点阵图像。2.根据权利要求1所述的集成化定量相位成像相机，其特征在于：所述偏振二维衍射分光层(2
‑
2)为透射式液晶聚合物偏振二维光栅或超构元器件。3.根据权利要求2所述的集成化定量相位成像相机，其特征在于：所述透射式液晶聚合物偏振二维光栅水平和垂直方向的周期均为Λ，Λ的大小是二维像素化数字图像感光芯片(2
‑
3)像素边长尺寸p的4～8倍。4.根据权利要求3所述的集成化定量相位成像相机，其特征在于：所述偏振二维衍射分光层(2
‑
2)的衬底厚度为d，0＜d≤4mm；透过偏振二维衍射分光层(2
‑
2)的衍射光束的衍射角范围为[λ/8p, λ/4p]，其中λ为目标光的中心波长。5.根据权利要求4所述的集成化定量相位成像相机，其特征在于：Λ的大小是二维像素化数字图像感光芯片(2
‑
3)像素边长尺寸p的6倍；所述偏振二维衍射分光层(2
‑
2)的衬底厚度d=1.8mm；透过偏振二维衍射分光层(2
‑
2)的衍射光束的衍射角为λ/6p。6.根据权利要求5所述的集成化定量相位成像相机，其特征在于：所述二维像素化数字图像感光芯片(2
‑
3)为二维CCD或CMOS图像传感芯片；所述线偏振片层(2
‑
1)为宽波带线偏振片。7.根据权利要求1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵俊伟，姚保利，但旦，于湘华，薛雨阁，袁勋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：