CN117031610A - 用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学组件技术领域，尤其涉及一种用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统。本发明的用于无损成像的光学组件，包括偏振分束器、第一相位延迟器、第一偏振器、第二相位延迟器、第二偏振器，光束经过偏振分束器分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次通过第一相位延迟器、第一偏振器，所述第二偏振光依次通过第二相位延迟器、第二偏振器。本发明可显著提高能量利用率并实现无损成像。

Description

用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统
技术领域
本发明涉及光学组件技术领域，尤其涉及一种用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统。
背景技术
光具有两个基本属性，即偏振和光谱。光谱偏振成像技术理论主要包括光谱成像理论和偏振成像理论。光谱成像系统是一种结合光学成像技术和光谱测量技术的探测手段。通过光谱成像系统，利用物体光谱所蕴含的物理信息，可以获取物体种类和空间分布等多种信息。但是目标光谱成像系统中所用到的滤光片结构复杂，光谱分辨率较低，无法灵活调整工作波段，从而导致成像系统工作效率低，光路结构复杂，能量利用率低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统，用于解决现有的光谱成像系统中滤光片结构复杂，光谱分辨率低，无法灵活调整工作波段，从而导致成像系统工作效率低，光路结构复杂，能量利用率低的技术问题。
本发明采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供了一种用于无损成像的光学组件，包括偏振分束器、第一相位延迟器、第一偏振器、第二相位延迟器、第二偏振器，光束经过偏振分束器分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次通过第一相位延迟器、第一偏振器，所述第二偏振光依次通过第二相位延迟器、第二偏振器。
优选地，所述第一相位延迟器和/或第二相位延迟器为液晶可调复合波片，通过调整第一相位延迟器和/或第二相位延迟器的等效相位延迟量使第一偏振光通过第一相位延迟器、第一偏振器后的光谱透过率曲线和第二偏振光通过第二相位延迟器、第二偏振器后的光谱透过率曲线的偏差在设定的波动范围内小于预设值。
优选地，所述液晶可调复合波片包括沿光路依次设置的第一液晶相位延迟器、中间相位延迟器和第二液晶相位延迟器。
优选地，所述第一液晶相位延迟器的相位延迟量可电控调整，所述第二液晶相位延迟器的相位延迟量可电控调整，所述第一液晶相位延迟器和第二液晶相位延迟器的快轴方向相同，并且第一液晶相位延迟器和第二液晶相位延迟器在中心波长处具有相同的相位延迟量。
第二方面，本发明还提供一种无损成像系统，该系统包括第一方面所述的用于无损成像的光学组件。
第三方面，本发明还提供一种用于无损成像的光学组件的调控方法，用于调控第一方面所述光学组件，所述方法包括以下步骤：
S10:获取由第一相位延迟器以及第一偏振光的偏振方向和第一偏振器的偏振状态所确定第一光谱透过率曲线；
S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定。
优选地，所述方法还包括以下步骤：
S40:改变第一偏振器的偏振状态；
S50:根据改变后的第一偏振器的偏振状态调整第二相位延迟器的等效相位延迟量以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值。
优选地，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向平行，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21A:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22A:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二相位延迟器的第二驱动电压；
S23A:以第二电压驱动第二相位延迟器。
优选地，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向正交，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21B:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22B:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二相位延迟器的第二驱动电压；
S23B:以第一驱动电压驱动第一相位延迟器，并以第二电压驱动第二相位位延迟器。
优选地，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述第一相位延迟器为第一液晶可调复合波片，所述第二相位延迟器为第二液晶可调复合波片，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S30C:确定第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量和第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量，并使第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量之和等于π或者第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量之差等于(2m+1)π，其中m为整数；
S304C:根据第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量确定用于驱动第一液晶可调复合波片的第一驱动电压；
S305C:根据第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量确定用于驱动第二液晶可调复合波片的第二驱动电压；
S306C:以第一驱动电压驱动第一液晶可调复合波片，并以第二电压驱动第二液晶可调复合波片。
有益效果：本发明的用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统通过在组件中设置两个液晶可调复合波片来动态调整两束偏振光的相位延迟量，以使两个偏振光对应的光谱透过率曲线基本相同，从而在光谱连续可调的情况下实现无损成像。由于液晶可调复合波片的相位延迟可以电控调整，因此本发明可以根据其中一束偏振光的光谱透过率曲线来电控调整液晶可调复合波片的等效相位延迟量，从而方便准确地使两个偏振光对应的光谱透过率曲线基本保持相同。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本发明的保护范围内。
图1为本发明的用于无损成像的光学组件的结构示意图；
图2为本发明的用于验证成像效果的光路的结构示意图；
图3为本发明的液晶可调复合波片的结构示意图；
图4为本发明的用于无损成像的光学组件的调控方法的流程示意图；
图5为本发明的根据等效相位延迟量控制液晶相位延迟器驱动电压的方法的流程示意图；
图6为本发明在两个偏振光方向与各自对应的偏振片的偏振方向平行时调整液晶可调复合波片等效相位延迟量的方法的流程示意图；
图7为本发明采用图5中的方法时所获得的透过率曲线对比图；
图8为本发明在两个偏振光方向与各自对应的偏振片的偏振方向正交时调整液晶可调复合波片等效相位延迟量的方法的流程示意图；
图9为本发明采用图7中的方法并用第一组驱动电压驱动液晶可调复合波片所获得的透过率曲线对比图；
图10为本发明采用图7中的方法并用第二组驱动电压驱动液晶可调复合波片所获得的透过率曲线对比图；
图11为本发明在一个偏振光方向与对应的偏振片的偏振方向平行，而另一个偏振光方向与对应的偏振片的偏振方向正交时调整液晶可调复合波片等效相位延迟量的方法的流程示意图。
图中零部件及其编号：
光纤耦合白光光源1、光阑2、偏振分束器3、第一液晶可调复合波片4、第一偏振器5、第一光纤光谱仪接收模块6、第二光纤光谱仪接收模块7、第二偏振器8、第二液晶可调复合波片9、图像处理模块10、第一液晶相位延迟器11、中间相位延迟器12、第二液晶相位延迟器13。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种用于无损成像的光学组件，该光学组件，包括偏振分束器3、第一相位延迟器、第二相位延迟器、第一偏振器5、第二相位延迟器、第二偏振器8，光束经过偏振分束器3分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次通过第一相位延迟器、第一偏振器5，所述第二偏振光依次通过第二相位延迟器、第二偏振器8。
当第二偏振光经过第二相位延迟器、第二偏振器8后所表现的光谱透过率曲线与第一偏振光经过第一相位延迟器、第一偏振器5后所表现的光谱透过率曲线偏差小于预设值时，可以认为能量损失可以忽略不计，从而可以利用本实施例的光学组件可以实现无损成像的效果。
如图2所示，为了便于通过实验来验证本实施例中光学组件的光学效果，还可以设置光源、光阑2和用于检测光束的光谱的检测器件，所述检测器件包括但不限于光纤光谱接收模块。如图2所示，为了便于获取光谱透光率曲线，还可以设置图像处理模块10。具体光路包括：光源、光阑2、偏振分束器3、第一液晶可调复合波片4、第一偏振器5、第一光纤光谱仪接收模块6、第二液晶可调复合波片9、第二偏振器8、第二光纤光谱仪接收模块7和图像处理模块10，光源发射的光束通过光阑2经过偏振分束器3分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次通过第一液晶可调复合波片4、第一偏振器5后被第一光纤光谱仪接收模块6所接收，所述第二偏振光依次通过第二液晶可调复合波片9、第二偏振器8后被第二光纤光谱仪接收模块7所接收，所述第一光纤光谱仪接收模块6和所述第一光纤光谱仪接收模块6分别与所述图像处理模块10电连接。
前述光阑2可以采用可调光阑2，其中偏振分束器3可以采用偏振分束棱镜。光源产生的光束在准直后经过光阑2通过偏振分束棱镜后出射的两束偏振态相互正交的线偏振光，为了便于描述这两束光在本文中分别称为第一偏振光和第二偏振光。其中光源可以采用光纤耦合白光光源1。
第一偏振光被第一光纤光谱仪接收模块6接收后转换成对应的电信号，并经过图像处理模块10的处理后得到对应的光谱透过率曲线。该光谱透过率曲线在本文中也称为第一光谱透过率曲线。
第二偏振光被第二光纤光谱仪接收模块7接收后转换成对应的电信号，并经过图像处理模块10的处理后得到对应的光谱透过率曲线。该光谱透过率曲线在本文中也称为第二光谱透过率曲线。
利用本实施例中的光学组件可以动态调节第一液晶可调复合波片4和第二液晶可调复合波片9的相位延迟，以使第一光谱透过率曲线和第二光谱透过率曲线在有效范围内基本相同，从而实现无损成像，使能量得到了完全的利用。
在本实施例中所述第一相位延迟器和/或第二相位延迟器为液晶可调复合波片。采用液晶可调复合波片作为第一相位延迟器和/或第二相位延迟器可以灵活调整第一相位延迟器和/或第二相位延迟器的等效相位延迟量，从而通过等效相位延迟量的调整来使两束偏振光的光谱透过率曲线在有效范围内基板相同。
如图3所示，所述液晶可调复合波片包括沿光路依次设置的第一液晶相位延迟器11、中间相位延迟器12和第二液晶相位延迟器13。其中中间相位延迟器12包括但不限于相位延迟量固定的波片(例如二分之一波片，四分之一波片等)或者在使用过程中相位延迟量保持固定的液晶相位延迟器。
在本实施例中所述第一液晶相位延迟器11的相位延迟量可电控调整，所述第二液晶相位延迟器13的相位延迟量可电控调整，所述第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的快轴方向相同，并且第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13在中心波长处具有相同的相位延迟量。
其中快轴方向是指在双折射晶体或偏振器件中，光波传播速度较快的方向。在这些材料中，光波会因为折射率的不同而在不同方向上产生不同的传播速度。
当光线传播经过双折射晶体或偏振器件时，它会被分成两个不同振动方向的光波，称为快光和慢光。这是因为这些材料在不同方向上有不同的折射率。在快轴方向上，折射率较小，因此光波的传播速度较快。而在慢轴方向上，折射率较大，光波的传播速度较慢。
其中第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13在中心波长处具有相同的相位延迟量是指波长为中心波长的光束通过第一液晶相位延迟器11后的相位延迟量和通过第二液晶相位延迟器13后的相位延迟量相同。
在本实施例中，保持第一液晶相位延迟器11、第二液晶相位延迟器13和中间相位延迟器12的快轴方向不变，通过电控调整第一液晶相位延迟器11的相位延迟量和第二液晶相位延迟器13的相位延迟量来电控调整所述液晶可调复合波片的等效相位延迟量。
为了便于理解，本文对所用到的液晶复合波片的工作原理进行进一步的解释：
在本实施例中液晶可调复合波片的相位延迟由两个液晶相位延迟器的相位延迟量δ1和两液晶相位延迟器与参考坐标系即二分之一波片快轴方向的夹角θ以及二分之一波片相位延迟量δ2决定。通过控制前后两个液晶相位延迟器的相位延迟量同步改变，选择恰当的中心波长和中心固定二分之一波片的光轴角度，即可改液晶可调变复合波片的相位延迟。为了便于说明，在本实施例中液晶可调复合波片可以用一个等效波片的Jones矩阵进行表示：
其中为δ为复合波片的等效相位延迟，为复合波片的等效光轴与参考坐标轴之间的夹角。同时，第一液晶相位延迟器11可以用Jones矩阵J1表示，而第二液晶相位延迟器13可以用Jones矩阵J3来表示。由于第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13具有相同的相位延迟量，并且两者的快轴方向夹角为0°。由此比对Jones矩阵/>中矩阵对应元素的大小关系可以得到液晶可调复合波片的等效相位延迟δ为：
δ＝2arccos(cosδ1cosδ2/2-sinδ1sinδ2/2 cos2θ)从上述表达式可以看出，在保持其它物理参数不变的情况下，仅仅改变第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的相位延迟量就可以改变液晶可调复合波片的等效相位延迟δ。由于第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的相位延迟量可以电控调整，因此通过改变第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的驱动电压就可以灵活方便的控制液晶可调复合波片的等效相位延迟δ。在前述原理介绍中是以二分之一波片作为中间相位延迟器，在具体实施时也可以采用其它现有的相位延迟器，这里不做限制。
通过对本实施例中的液晶相位延迟器施加不同驱动电压，液晶可调复合波片能连续的在超过一整个波长对应的相位延迟量范围内发生变化。
可以参考下述方法对本实施例中的液晶可调复合波片，如图2所示，所述方法包括以下步骤：
获取液晶可调复合波片的目标等效相位延迟量；
其中目标等效相位延迟量是指经过调整后所预期的液晶可调复合波片的等效相位延迟量。在调整中以目标等效相位延迟量作为液晶可调复合波片等效相位延迟量的调整目标，使调整后的可调复合波片等效相位延迟量最接近于目标等效相位延迟量。
根据目标等效相位延迟量控制用于驱动第一液晶相位延迟器11的和第二液晶相位延迟器13的驱动电压。
从前面的分析可以看出，本实施例中液晶可调复合波片的等效相位延迟量可以通过第一液晶相位延迟器11的和第二液晶相位延迟器13的驱动电压来调整，因此本步骤可以根据目标等效相位延迟量来控制第一液晶相位延迟器11的和第二液晶相位延迟器13的驱动电压，从而使液晶可调复合波片的等效相位延迟量最接近于目标等效相位延迟量。
具体实施时可以在固定液晶可调复合波片内部第一液晶相位延迟器11、二分之一波片和第二液晶相位延迟器13快轴夹角不变的前提下，仅改变第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的相位延迟量，使液晶可调复合波片实现不同的相位延迟量。
在本实施例中所述根据目标等效相位延迟量控制用于驱动第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的驱动电压还包括一下步骤：
获取液晶可调复合波片中二分之一波片的快轴方向和中心波长；
获取待调制的光束的波长；
根据所述目标等效相位延迟量，所述待调制的光束的波长，所述二分之一波片的快轴方向和中心波长确定第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的目标相位延迟量；
在本实施例中，液晶可调复合波片中使用的液晶相位延迟器其双折射率差△n是与液晶相位延迟器的驱动电压有关的变量。假设二分之一波片所使用晶体材料的△n值在中心波长λ0处，不随波长λ的改变而改变。那么由相位延迟量δ＝2πΔnd/λ，得到在任意波λ长处的液晶可调复合波片的等效相位延迟δ’为：
δ’＝2arccos[cos(δ1λ0/λ)cosδ2(πλ0/2λ)-sin(δ1λ0/λ)sin(πλ0/2λ)cos2θ)]。
通过前述分析可知，对于任意波长的λ的光束，在获知了该光束具体波长λ的情况下都可以通过控制第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的限位延迟量δ1来调控液晶可调复合波片的等效相位延迟量。因此本步骤可以根据上述公式确定出第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的目标相位延迟量。
根据第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的目标相位延迟量确定用于驱动第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13的驱动电压；
可以事先通过标定实验获取第一液晶相位延迟器11不同相位延迟量与驱动电压之间的关系，以及第二液晶相位延迟器13不同相位延迟量与驱动电压之间的关系。然后找到与目标相位延迟量对应的驱动电压来驱动第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13。
对第一液晶相位延迟器11和第二液晶相位延迟器13分别加载所述驱动电压以使液晶可调复合波片产生相位延迟。
从以上介绍可以看出采用本实施例的调控方法可以在各种波长λ情况下实现不同的限位延迟量。
为了实现对液晶可调复合波片相位延迟量的调节，本实施例可以设置控制电路，所述控制电路与液晶可调复合波片的两个液晶相位延迟器电连接，用于控制液晶可调复合波片的相位延迟。
其中控制电路包括至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令。
具体地，上述处理器可以为中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
在一个示例中本实施例的显示屏还可包括通信接口和总线。其中，控制电路、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。
通信接口，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线包括硬件、软件或两者，将用于显示屏的各个部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线410可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
下面对前述液晶可调复合波片的制作方法进行介绍，该方法具体包括以下步骤：
S01：使用清水冲洗玻璃基板表面后；
S02：将冲洗后的玻璃基板其先后浸泡在高浓度乙醇及丙酮溶液中清洗；
S03：取出玻璃基板烘干；
S04：将玻璃基板取出并恢复至室温，将聚酰亚胺溶液均匀涂抹在玻璃基板的ITO电极表面后均匀旋涂；
具体可以使用滴管蘸取少许聚酰亚胺溶液均匀涂抹在玻璃基板的ITO电极表面，然后利用旋涂机进行涂覆。
S05：对旋涂完的玻璃基板进行烘干；
具体烘干时可以将玻璃基板置于烘干箱烘干。
S06：玻璃基板表面进行摩擦；
具体可以使用摩擦机对玻璃基板表面进行摩擦；
S07：在玻璃基板表面均匀喷洒间隔子；
本步骤利用间隔子来确保液晶成盒后的盒厚。
S08：使用紫外胶对两片玻璃基板固定；
S09：在盒内灌注液晶，待液晶填充满两玻璃基板间隙，涂抹紫外胶并进行固化，封装成盒。
实施例2
本实施例提供一种无损成像系统，该系统包括实施例1中所述的光学组件。由于本实施例的成像系统采用了实施例1中的光学组件，因此可以通过调整液晶复合波片的等效相位延迟量来使两束偏振光的透光率曲线偏差小于预设值，从而实现无损成像。
实施例3
如图4所示，本实施例提供一种用于无损成像的光学组件的调控方法，用于调控实施例1中所述光学组件，所述方法包括以下步骤：
S10:获取由第一相位延迟器以及第一偏振光的偏振方向和第一偏振器5的偏振状态所确定第一光谱透过率曲线；
其中第一光谱透过率曲线可以利用检测仪器获得，也可以根据第一相位延迟器的相位延迟量以及第一偏振光的偏振方向和第一偏振器5的偏振状态确定。
S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器8的偏振状态所确定。
在本实施例中对于一个波段内任意波长光线的偏差在3％以内，即前述预设值为3％。当偏差在前述范围内时成像系统在有效波段内可以更好地实现无损成像。
采用前述调整方式可以根据第一光谱透过率曲线来调整第二液晶可调复合波片9的液晶相位延迟器的驱动电压，从而调整第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量。
如图5所示，在本实施例中所述调控方法还包括以下步骤：
S40:改变第一偏振器5的偏振状态；
本实施例可以根据使用的需要改变第一偏振器5的偏振状态。
S50:根据改变后的第一偏振器5的偏振状态调整第二相位延迟器的等效相位延迟量以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值。
为了能够使第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差始终小于预设值，本实施例在第一偏振器5的偏振状态改变时及时调整第二相位延迟器的等效相位延迟量。
本实施例的调控方法也可以根据两路偏振光中其中一路偏振光的光路参数来灵活调整另外一路偏振光的液晶可调复合波片的等效相位延迟量，从而使两路偏振光的光谱透过率曲线在一定波段范围内基本相同。
如图6所示，作为其中一种实施方式，在本实施例中，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向平行，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器8的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21A:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22A:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二相位延迟器的第二驱动电压；
S23A:以第二电压驱动第二相位延迟器。
作为其中一种实施方式，在本实施例中偏振片的偏振方向和由偏振分束棱镜出射后线偏振光偏振方向与液晶快轴方向成45°，进行光强调制后就可以在不同的相位延迟下呈现出不同的光谱曲线。在本实施例中，所述第一偏振光偏振方向与第一偏振片偏振方向为平行关系，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟为δ01，对应第一驱动电压V1，因此在平行关系时光束透过率T1可表示为：
T1＝cos2(δ01/2)
调整所述第二偏振光偏振方向与第二偏振片的关系，使得第二偏振光的偏振方向与第二偏振片的偏振方向相互平行关系，第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟为δ02，对应第二驱动电压V2，因此在平行关系时光束透过率T2可表示为：
T2＝cos2(δ02/2)
对于不同的第一液晶可调复合波片4与第二液晶可调复合波片9，在不施加电压时，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量为δ01与第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量为δ02不同，因此对应透过率T1与T2不相等，具有不同的光谱透过率曲线。改变第二驱动电压V2使得第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟δ02改变，当满足δ01＝δ02＝δ时，T1＝cos2(δ01/2)＝cos2(δ/2)＝
cos2(δ02/2)＝T2
此时第一偏振光与第二偏振光具有相同的光谱透过率曲线，对应条件下可实现无损成像。
由于液晶相位延迟器相位可通过驱动电压调整，当第二驱动电压V2改变使得等效相位延迟δ02改变，此时对应改变第一驱动电压V1使得等效相位延迟δ01始终满足δ01＝δ02＝δ，就可以使得光谱连续可调并实现可调无损成像。
按照2所示的实验光路进行测试。在第二驱动电压V2＝0v时获得第二光谱透过率曲线，对应改变第一驱动电压V1使得V1＝3v，获得第一光谱透过率曲线，此时δ01＝δ02＝δ。从图7中可以看出在450nm-680nm波段范围内光谱透过率曲线波形基本相同，因此实现了无损成像特性。
如图8所示，作为其中的一种实施方式，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振正交平行，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器8的偏振状态所确定还包括以下步骤：
所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器8的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21B:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22B:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二限位延迟器的第二驱动电压；
S23B:以第二电压驱动第二相位延迟器。
在本实施例中偏振片的偏振方向和由偏振分束棱镜出射后线偏振光的偏振方向均与液晶快轴方向成45°，进行光强调制后在不同的相位延迟下呈现出不同的光谱曲线。在本实施例中，所述第一偏振光偏振方向与第一偏振片偏振方向为正交关系，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟为δ01，对应第一驱动电压V1，因此在正交关系时光束透过率T1可表示为：
T1＝sin2(δ01/2)
调整所述第二偏振光偏振方向与第二偏振片的关系，使得第二偏振光的偏振方向与第二偏振片的偏振方向成正交关系，第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟为δ02，对应第二驱动电压V2，因此在正交系时光束透过率T2可表示为：
T2＝sin2(δ02/2)
对于不同的第一液晶可调复合波片4与第二液晶可调复合波片9，在不施加电压时，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量为δ01与第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量为δ02不同，因此对应透过率T1与T2不相等，具有不同的光谱透过率曲线。改变第二驱动电压V2使得第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟δ02改变，当满足δ01＝δ02＝δ时，T1＝sin2(δ01/2)＝sin 2(δ/2)＝
sin2(δ02/2)＝T2
此时，第一偏振光与第二偏振光具有相同的光谱透过率曲线，对应条件下可实现无损成像。由于液晶相位延迟器相位可通过驱动电压调整，当驱动电压V2改变使得等效相位延迟δ02改变，此时对应改变第一驱动电压V1使得等效相位延迟δ01始终满足δ01＝δ02＝δ，就可以使得光谱连续可调并实现可调无损成像。
利用图2所示的实验光路进行测试。如图9所示，驱动电压V2＝1.75v时获得第二光谱透过率曲线，对应改变驱动电压V1使得V1＝3.35v，此时δ01＝δ02＝δ，在500nm-630nm波段范围内光谱透过率曲线波形基本相同。由于液晶相位延迟器相位可调，改变第二驱动电压V2使得V2＝2v，对第一应驱动电压V1＝3.7v，如图10所示，在450nm-620nm波段范围内光谱透过率曲线波形基本相同。改变第二驱动电压V2时对应改变第一驱动电压V1调控使得δ01＝δ02实现无损可调成像。
如图11所示，作为其中一种实施方式，在本实施例中所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述第一相位延迟器为第一液晶可调复合波片4，所述第二相位延迟器为第二液晶可调复合波片9，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器8的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S30C:确定第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量和第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量，并使第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量之和等于(2m+1)π或者第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量之差等于(2m+1)π，其中m为整数；
S304C:根据第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量确定用于驱动第一液晶可调复合波片4的第一驱动电压；
S305C:根据第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量确定用于驱动第二液晶可调复合波片9的第二驱动电压；
S306C:以第一驱动电压驱动第一液晶可调复合波片4，并以第二电压驱动第二液晶可调复合波片9。
本实施例中偏振片的偏振方向和由偏振分束棱镜出射后线偏振光偏振方向与液晶快轴方向成45°，进行光强调制后在不同的相位延迟下呈现出不同的光谱曲线。在本实施例中，所述第一偏振光偏振方向与第一偏振片偏振方向为正交关系，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟为δ01，对应第一驱动电压V1，因此在正交关系时光束透过率T1可表示为：
T1＝sin2(δ01/2)
调整所述第二偏振光偏振方向与第二偏振片的关系，使得第二偏振光的偏振方向与第二偏振片的偏振方向成平行关系，第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟为δ02，对应第二驱动电压V2，因此在平行关系时光束透过率T2可表示为：
T2＝cos2(δ02/2)
对于不同的第一液晶可调复合波片4与第二液晶可调复合波片9，在不施加电压时，第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟量为δ01与第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟量δ02不同，因此对应透过率T1与T2不相等，具有不同的光谱透过率曲线。改变第一驱动电压V1使得第一液晶可调复合波片9的等效相位延迟δ01改变，使T1＝sin2(δ01/2)＝cos2(δ02/2)＝T2
由于液晶可调复合波片在任意波λ长处的等效相位延迟δ’为：
δ’＝2arccos[cos(δ1λ0/λ)cosδ2(πλ0/2λ)-sin(δ1λ0/λ)sin(πλ0/2λ)cos2θ)]。
如果需要满足T1＝T2，则需要使第一液晶可调复合波片4的等效相位延迟δ01与第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟δ02在有效波段范围内不变，需调节驱动电压使得使第一液晶可调复合波片4和第二液晶可调复合波片9的等效相位延迟满足以下关系：
δ01+δ02＝(2m+1)π或者δ01-δ02＝(2m+1)π，其中m为整数
对液晶相位延迟器施加不同驱动电压，液晶相位延迟器能连续的在超过一整个波长对应的相位延迟量范围内发生变化。
对应有：T1＝sin2(δ01/2)＝sin2((δ-π)/2)＝cos2(δ02/2)＝T2
此时第一偏振光与第二偏振光具有相同的光谱透过率曲线，对应条件下可实现无损成像。
由于液晶相位延迟器相位可通过驱动电压调整，当第二驱动电压V2改变使得等效相位延迟δ02改变，此时对应改变第一驱动电压V1使得等效相位延迟δ01始终满足δ01+δ02＝(2m+1)π或者δ01-δ02＝(2m+1)π，就可以使得光谱连续可调并实现可调无损成像。并且本实施例通过对液晶可调复合波片的等效相位延迟量的调整还可以消除两束偏振光所产生的色差。
以上是对本发明实施例提供的用于无损成像的光学组件、调控方法和无损成像系统的详细介绍。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于无损成像的光学组件，其特征在于，包括偏振分束器、第一相位延迟器、第一偏振器、第二相位延迟器、第二偏振器，光束经过偏振分束器分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次通过第一相位延迟器、第一偏振器，所述第二偏振光依次通过第二相位延迟器、第二偏振器。
2.根据权利要求1所述的用于无损成像的光学组件，其特征在于，所述第一相位延迟器和/或第二相位延迟器为液晶可调复合波片，通过调整第一相位延迟器和/或第二相位延迟器的等效相位延迟量使第一偏振光通过第一相位延迟器、第一偏振器后的光谱透过率曲线和第二偏振光通过第二相位延迟器、第二偏振器后的光谱透过率曲线的偏差在设定的波动范围内小于预设值。
3.根据权利要求2所述的用于无损成像的光学组件，其特征在于，所述液晶可调复合波片包括沿光路依次设置的第一液晶相位延迟器、中间相位延迟器和第二液晶相位延迟器。
4.根据权利要求3所述的用于无损成像的光学组件，其特征在于，所述第一液晶相位延迟器的相位延迟量可电控调整，所述第二液晶相位延迟器的相位延迟量可电控调整，所述第一液晶相位延迟器和第二液晶相位延迟器的快轴方向相同，并且第一液晶相位延迟器和第二液晶相位延迟器在中心波长处具有相同的相位延迟量。
5.无损成像系统，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的光学组件。
6.用于无损成像的光学组件的调控方法，其特征在于，用于调控权利要求1至4中任一项所述光学组件，所述方法包括以下步骤：
S10:获取由第一相位延迟器以及第一偏振光的偏振方向和第一偏振器的偏振状态所确定第一光谱透过率曲线；
S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定。
7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
S40:改变第一偏振器的偏振状态；
S50:根据改变后的第一偏振器的偏振状态调整第二相位延迟器的等效相位延迟量以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值。
8.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向平行，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21A:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22A:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二相位延迟器的第二驱动电压；
S23A:以第二电压驱动第二相位延迟器。
9.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向正交，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S21B:根据第一相位延迟器的等效相位延迟量确定第二相位延迟器的等效相位延迟量，以使第二相位延迟器的等效相位延迟量等于第一相位延迟器的等效相位延迟量；
S22B:根据第二相位延迟器的等效相位延迟量确定用于驱动第二相位延迟器的第二驱动电压；
S23B:以第二电压驱动第二相位延迟器。
10.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述第一偏振光与所述第一偏振片的偏振方向正交，所述第二偏振光与所述第二偏振片的偏振方向平行，所述第一相位延迟器为第一液晶可调复合波片，所述第二相位延迟器为第二液晶可调复合波片，所述S20:根据所述第一光谱透过率曲线对第二相位延迟器的等效相位延迟量进行调整，以使调整后第一光谱透过率曲线和所述第二光谱透过率曲线的偏差小于预设值，所述第二光谱曲线由第二相位延迟器以及第二偏振光的偏振方向和第二偏振器的偏振状态所确定还包括以下步骤：
S30C:确定第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量和第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量，并使第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量之和等于(2m+1)π或者第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量与第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量之差等于(2m+1)π，其中m为整数；
S304C:根据第一液晶可调复合波片的等效相位延迟量确定用于驱动第一液晶可调复合波片的第一驱动电压；
S305C:根据第二液晶可调复合波片的等效相位延迟量确定用于驱动第二液晶可调复合波片的第二驱动电压；
S306C:以第一驱动电压驱动第一液晶可调复合波片，并以第二电压驱动第二液晶可调复合波片。
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