偏振-光的一种属性
- 发布时间：2021/4/23 11:53:32
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偏振- 光的一种属性
在很多工业应用中，低对比度，高反光性的成像环境往往会给视觉检测带来较大的挑战，而偏振传感器能提供很大帮助，对比传统的彩色和单色相机传感器，它能帮助发现被隐藏的材质属性，并提供更清晰的可视化。
应用工程师能充分利用偏振传感器的特性，过滤反射光或眩光，对光的偏振角度进行颜色标记来增强图像对比度。产品中不同的材质也会反射和改变光的属性。通常普通的彩色和单色传感器检测光的强度和波长，而偏振传感器能检测和过滤光的反射，折射，散射所产生的偏振光。为了更好的理解Sony 偏振传感器的这种优点，我们先来探讨什么是偏振光。
偏振光和自然光
偏振实际上是光的一种基本属性，表述光电场振动的方向。振动方向和光波前进的方向构成的平面叫振动面。大多数的光源，比如太阳，发出非偏振光，这里我们叫自然光。自然光的振动不限于固定方向，但垂直于光波前进的方向。而偏振光的振动不像自然光的振动那样不限于固定方向，它具有固定方向或方向规则变化，其分为线偏振光，圆偏振光或椭圆偏振光。
偏振片产生的偏振
当光到达线性偏振片时，如下面的垂直和水平偏振片，振动的方向将会被过滤成只有垂直方向的偏振光或只有水平方向的偏振光。当光的振动方向被严格限定在一个平面上时，称为线性偏振。通常有各种不同类型的偏振片，如晶体，二向色性，薄膜和线栅。（这几种可以网上搜索具体解释），上图的薄膜线性偏振片可以看到他们的偏振角度。
以上：垂直和水平偏振器示例注意：在上面的示例中，薄膜偏振器上的线形表示它们的偏振角度，而不是物理线条。
垂直于极光平面的带有极化角度的入射光将被屏蔽，而其他极化角度则将转变成较小的极化波长。 在下面的例子中，角度光不会被屏蔽，而是转换为小幅线性极化光。
以上：非极化光因反射而改变为极化光
撞击表面,使反射(b)和折射光束(c)之间有90°角度,反射光束将线性极化. 折射光束将部分两极分化。 反射光束和折射光束彼此垂直的发生角称为“Brewster角”.
偏振光的优点
偏振光在机器视觉检测中已经有比较长的历史了，如检测应力点，目标物，减少透明目标物产生的眩光等。典型的偏振系统需要一个或多个额外的偏振片，放置于目标物，光源和相机之间，能检测材料应力，增强对比度，以及分析表面的压痕或划痕。
Sony 的第一款偏振传感器 – 它如何工作？
Sony 在可见光成像之外的领域扩大了自己传感器技术的，他的第一个意义深远的偏振传感器是新一代的IMX250MZR（单色）传感器，在基于Pregius 5.0MP IMX250 CMOS 传感器的光电二极管上方加入一层偏振片。四个不同角度的偏振片 (90°, 45°, 135° and 0°) 分别放置于单个像元上，每四个像元一组作为一个计算单元。这一创新的4像元块设计中，通过不同方向偏振器之间的关联能够计算偏振的程度和方向。
以上：Sony四个像素块偏振器设计
电网极化器将垂直于电网线路的光线极化。 偏振平行光线在垂直光线穿过时由电线反射和吸收。
Sony的IMX250MZR线性偏振阵列层是一个覆盖防反射材料来抑制闪光和重影的气隙纳米线栅。偏振阵列位于芯片上而不是玻璃上，因为这样，芯片上的偏振器会更接近二极管从而产生更高的消光比。
上方：90°、45°、135°和0°像素是每个测量极化光（旋转红线）相对于其电网轴的。 该百分比表示光传输的上升和下降（100%等于最大传输）。 通过对比每个像素，传感器可以检测到线性极化光的所有角度。
偏振器阵列位于芯片上，而不是在玻璃上。 由于极化器阵列的位置在芯片上且在微镜头下方，索尼的极化传感器能够减少由错误的像素错误检测的极化角度产生的串扰。
以上：0°极化光正在进入用于检测90°的像素，并将被错误地检测为90°。 由于极化数组位于微镜头上方，发生此交叉错误。
上方：索尼的极化传感器通过放置在芯片上的极化器阵列，减少了串扰的可能性。 0°极化光不能进入用于检测仅90°的像素
消光比
消光比表示通过偏振器传输极化光的最大和最小量之间的关系。 对于线性线性网格偏振器，极化光的最大传输与线性网格轴垂直发生。 由于这种垂直极化角度旋转90°，我们碰到了与电线网轴平行的最小传输点。 没有偏振器是的。 在最大传输的角度会有一些损失，在最小传输的角度，将有一些不需要的角度通过传输。 高灭绝率可以更好地检测所需的极化角度，而无需将其他极化角度混合。
以上：最大传输（T最大）和最小传输（T分钟）用于计算灭绝比
使用Sony's IMX250MZR CMOS的Phoenix相机
在偏振相机的帮助下，许多在传统RGB传感器下面无法被识别的材料属性能被轻易的获取到。在IMX250 Sony Pregius CMOS mono sensor的芯片上加入纳米级偏振阵列产生了优异的消光比。Lucid 公司全新的使用该偏振传感器的Phoenix相机使用四向线性偏振器并提供了相机端的处理 ，直接输出图像像素的强度和偏振角。通过这两种创新性的产品，偏振将成为一种紧凑型的，划算的方式来解决成像中的挑战和发现被隐藏的材质属性，并作为一种更好的检测和分级方法。