CN115077865A - 一种偏光片吸收轴快速测量方法 - Google Patents

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CN115077865A CN202210575923.4A CN202210575923A CN115077865A CN 115077865 A CN115077865 A CN 115077865A CN 202210575923 A CN202210575923 A CN 202210575923A CN 115077865 A CN115077865 A CN 115077865A
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卢坤
林文华
雷国韬
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Shenzhen Jingchuang Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种偏光片吸收轴快速测量方法，通过在待测偏振片出射方向设置多个不同已知吸收轴角度的单点检偏片组合，透过每一个单点检偏片获得一个特定的电信号，一次性可以获取多个特定的光强值，根据获得的多个光强值带入公式可以计算得出检偏片的吸收轴与待测偏光片吸收轴的夹角的关系，又因为检偏片吸收轴已知，也就能快速的获得待测偏光片吸收轴，最后再通过马吕斯定律判断转换一下即可，该方案比现有技术通过旋转起偏器连续观察透过待测偏光片的光亮强度来判断测量其吸收轴的方法更快速，实现一秒内完成测量，且不同的吸收轴角度测量时间一样，而且能消除现有测量方法中旋转机构对测量效果的影响，使测量流程更简化。

Description

一种偏光片吸收轴快速测量方法
技术领域
本发明属于光学检测领域，具体涉及一种偏光片吸收轴快速测量方法。
背景技术
偏光片是一种重要的光学膜，主要应用在电子产品的显示器上，每个液晶显示器都需要使用上下2片偏光片，下偏光片用于将背光源产生的光束转换为偏振光，上偏光片用于解析经液晶电调制后的偏振光，产生明暗对比，从而产生显示画面，作为显示器的重要组成部分，知道偏光片的吸收轴是一个非常重要的环节，因为需要知道准确的吸收轴角度才能确定裁切方向，如果吸收轴角度测量不准，导致裁切方向错误，将会极大地影响光学膜的性能，严重会导致显示器的画面灰暗、模糊、甚至无画面显示。
目前对于偏光片吸收轴的测量，是通过在待测偏光片产品前方设置可旋转的起偏器，连续收集透过旋转的起偏器射入待测偏光片再射出的光电信号，根据偏光片的特性来获得被测偏光片的吸收轴，此测量过程的用时长，一片偏光片测量时间少则十几秒、多则几十秒，不同的吸收轴角度测量时间不同、相差较大，整体效率低。
发明内容
鉴于以上，本发明提供一种偏光片吸收轴快速测量方法，可实现快速在线偏光片吸收轴的测量。
具体技术方案如下。
一种偏光片吸收轴快速测量方法，其特征在于：
步骤一，获取完全非偏振光：依次通过准直镜、退偏器将自然光转换为完全非偏振光；
步骤二，将完全非偏振光照射在待测偏光片上：光线经过待测偏光片转化成线偏振光，其偏振态用琼斯矢量表示为E，
Figure 255260DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 678020DEST_PATH_IMAGE002
为光波复振幅；
步骤三，从待测偏振片射出的光透过多点检偏器：多点检偏器由已知不同吸收轴角度的单点检偏片组合而成，设其中一单点检偏片为基准检偏片，设待测偏光片与基准检偏片吸收轴的夹角为
Figure 970195DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 813517DEST_PATH_IMAGE003
在[0°，90°]区间，多点检偏器其他单点检偏和基准检偏片分别形成吸收轴夹角
Figure 660382DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤四、由接收器对应接收多点检偏器传输过来的光信号并将其转换成反映光能量大小的多个电信号
Figure 742957DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 857413DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 871636DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 707262DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤五、根据多点检偏器中单点检偏片之间吸收轴和光强信号的关系，获得待测偏光片与基准检片吸收轴的夹角
Figure 330879DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤六、根据已求得的
Figure 574209DEST_PATH_IMAGE010
再结合马吕斯定律判断，获得待测偏光片与基准检偏片吸收轴在[-90°，0°]区间的夹角
Figure 759334DEST_PATH_IMAGE011
。
进一步，多点检偏器中的单点偏光特性用琼斯矩阵表示为J，
J=
Figure 79325DEST_PATH_IMAGE012
；
以上式中
Figure 509563DEST_PATH_IMAGE013
表示线偏光片主轴方向上的振幅透射率，
Figure 598611DEST_PATH_IMAGE014
表示偏光片的消光比，多点检偏器中的单点出射光的琼斯矢量
Figure 325609DEST_PATH_IMAGE015
。
进一步，接收器的接收到的光强信号为
Figure 493416DEST_PATH_IMAGE016
，
即
Figure 599781DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步，将
Figure 670899DEST_PATH_IMAGE018
代入光强信号
Figure 571727DEST_PATH_IMAGE019
公式，
Figure 492410DEST_PATH_IMAGE020
又为测量值，求得
Figure 122238DEST_PATH_IMAGE021
。
本发明的偏光片吸收轴快速测量方法，通过在待测偏振片出射方向设置多个不同已知吸收轴角度的单点检偏片组合，优选的只需要3个特定吸收轴的检偏片即可，透过每一个单点检偏片获得一个特定的电信号，一次性可以获取多个特定的光强值，根据获得的多个光强值带入公式可以计算得出检偏片的吸收轴与待测偏光片吸收轴的夹角的关系，又因为检偏片吸收轴已知，也就能快速的获得待测偏光片吸收轴，最后再通过马吕斯定律判断转换一下即可，该方案比现有技术通过旋转起偏器连续观察透过待测偏光片的光亮强度来判断测量其吸收轴的方法更快速，一次性获取三个光强值通过计算即可获得待测偏光片吸收轴，实现一秒内完成测量，且不同的吸收轴角度测量时间一样，而且能消除现有测量方法中旋转机构对测量效果的影响，使测量流程更简化。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中进一步给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1所示为偏光片吸收轴快速测量方法流程示意图：
图3所示为偏光片吸收轴快速测量方法光学路径示意图；
图2所示为多点检偏器组成示意图；
其中，1-光源，2-准直透镜，3-退偏器，4-待测偏光片，5-多点检偏器，6-接收器，7-基准检偏片，8-其他检偏片。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
参照图1-图2，本实施例的偏光片吸收轴快速测量方法，步骤一，获取完全非偏振光：依次通过准直镜2、退偏器3将自然光转换为完全非偏振光。准直透镜2将光源1的发散光线转变成准直光。退偏器3将准直光转化成完全非偏振光，消除光源中掺杂的偏振光，以免其影响最后测量结果。
步骤二，将完全非偏振光照射在待测偏光片4上：光线经过待测偏光片4转化成线偏振光，其偏振态用琼斯矢量表示为E，
Figure 920299DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 385172DEST_PATH_IMAGE002
为光波复振幅。
步骤三，从待测偏振片4射出的光透过多点检偏器5：多点检偏器5由不同已知吸收轴角度的单点检偏片组合而成，设其中一单点检偏片为基准检偏片，待测偏光片与基准检偏片吸收轴的夹角为
Figure 901473DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 975739DEST_PATH_IMAGE003
在[0°，90°]区间，多点检偏器其他单点检偏片和基准检偏片分别形成吸收轴夹角
Figure 625376DEST_PATH_IMAGE004
，如图3，至少选3个特定吸收轴的检偏片组合的多点检偏器5结构中，在有3个检偏片的情况下，此处的
Figure 258221DEST_PATH_IMAGE004
，有一个可以理解为基准检偏片与自身的夹角，即0°，在其他超过3个特定吸收轴的检偏片组合的多点检偏器5结构中可不算基准检偏片与自身的夹角，主张的是至少有3个夹角参数以便计算。
多点检偏器中的单点偏光特性用琼斯矩阵表示为J，
J=
Figure 264747DEST_PATH_IMAGE012
；
以上式中
Figure 877126DEST_PATH_IMAGE013
表示线偏光片主轴方向上的振幅透射率，
Figure 649778DEST_PATH_IMAGE014
表示偏光片的消光比，
多点检偏器中的单点出射光的琼斯矢量
Figure 462313DEST_PATH_IMAGE015
。
步骤四、由接收器6对应接收多点检偏器5传输过来的光信号并将其转换成反映光能量大小的多个电信号
Figure 687627DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 103696DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 999364DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 708432DEST_PATH_IMAGE008
。
接收器的接收到的光强信号为
Figure 683691DEST_PATH_IMAGE016
，即
Figure 637872DEST_PATH_IMAGE022
。
步骤五、根据多点检偏器中单点检偏片之间吸收轴和光强信号的关系，获得待测偏光片与基准检偏片吸收轴的夹角
Figure 509751DEST_PATH_IMAGE003
。即将
Figure 268016DEST_PATH_IMAGE005
代入光强信号
Figure 484233DEST_PATH_IMAGE019
公式，获得以下三个等式：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
Figure 710001DEST_PATH_IMAGE005
又为测量值，
Figure 937851DEST_PATH_IMAGE004
为已知值，所以通过三个等式可求得
Figure 129666DEST_PATH_IMAGE003
，即得到待测偏光片与基准检偏片吸收轴在[0°，90°]的夹角。
步骤六、为了确定待测偏光片与基准检偏片吸收轴在[-90°，0°] 的夹角，根据马吕斯定律
Figure 944432DEST_PATH_IMAGE024
可知光强信号值成周期变化，比较
Figure 240415DEST_PATH_IMAGE005
进行逻辑判断，以及已求得的
Figure 962253DEST_PATH_IMAGE003
，则可得出待测偏光片与基准检偏片吸收轴在[-90°，0°] 的夹角
Figure 181095DEST_PATH_IMAGE011
。最终得出待测偏光片吸收轴和多点检偏器的基准检偏吸收轴夹角在区间[-90°，90°]值。
尽管参照本发明的示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种偏光片吸收轴快速测量方法，其特征在于：
步骤一，获取完全非偏振光：依次通过准直镜、退偏器将自然光转换为完全非偏振光；
步骤二，将完全非偏振光照射在待测偏光片上：光线经过待测偏光片转化成线偏振光，其偏振态用琼斯矢量表示为E，
Figure 503765DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 321679DEST_PATH_IMAGE002
为光波复振幅；
步骤三，从待测偏振片射出的光透过多点检偏器：多点检偏器由已知不同吸收轴角度的单点检偏片组合而成，设其中一单点检偏片为基准检偏片，设待测偏光片与基准检偏片吸收轴的夹角为
Figure 507417DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 803400DEST_PATH_IMAGE003
在[0°，90°]区间，多点检偏器其他单点检偏和基准检偏片分别形成吸收轴夹角
Figure 151336DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤四、由接收器对应接收多点检偏器传输过来的光信号并将其转换成反映光能量大小的多个电信号
Figure 12588DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 813185DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 797014DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 609244DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤五、根据多点检偏器中单点检偏片之间吸收轴和光强信号的关系，获得待测偏光片与基准检片吸收轴的夹角
Figure 768961DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤六、根据已求得的
Figure 53924DEST_PATH_IMAGE010
再结合马吕斯定律判断，获得待测偏光片与基准检偏片吸收轴在[-90°，0°]区间的夹角
Figure 832655DEST_PATH_IMAGE011
。
2.根据权利要求1所述的偏光片吸收轴快速测量方法，其特征在于，多点检偏器中的单点偏光特性用琼斯矩阵表示为J，
J=
Figure 637407DEST_PATH_IMAGE012
；
以上式中
Figure 702446DEST_PATH_IMAGE013
表示线偏光片主轴方向上的振幅透射率，
Figure 477635DEST_PATH_IMAGE014
表示偏光片的消光比，多点检偏器中的单点出射光的琼斯矢量
Figure 791548DEST_PATH_IMAGE015
。
3.根据权利要求2所述的偏光片吸收轴快速测量方法，其特征在于，接收器的接收到的光强信号为
Figure 968583DEST_PATH_IMAGE016
，
即
Figure 65241DEST_PATH_IMAGE017
。
4.根据权利要求3所述的偏光片吸收轴快速测量方法，其特征在于，将
Figure 327726DEST_PATH_IMAGE018
代入光强信号
Figure 448260DEST_PATH_IMAGE019
公式，
Figure 962025DEST_PATH_IMAGE020
又为测量值，求得
Figure 759079DEST_PATH_IMAGE021
。
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CN115508058A (zh) * 2022-11-22 2022-12-23 杭州微纳智感光电科技有限公司 一种显示屏用偏光膜片光轴角度的检测装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115508058A (zh) * 2022-11-22 2022-12-23 杭州微纳智感光电科技有限公司 一种显示屏用偏光膜片光轴角度的检测装置及方法
CN115508058B (zh) * 2022-11-22 2023-03-31 杭州微纳智感光电科技有限公司 一种显示屏用偏光膜片光轴角度的检测装置及方法

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