[發(fā)明專利]光學(xué)系統(tǒng)穆勒矩陣的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111673437.8
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114295212B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚東;蔣春明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G06F17/10;G06F17/11
• 代理公司: 長春中科長光知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 郭婷

本發(fā)明涉及一種用于計算全視場下光學(xué)系統(tǒng)穆勒矩陣的方法。包括S1：獲取光學(xué)系統(tǒng)在不同視場下的二向衰減瞳；S2：通過方向澤尼克多項式對所述二向衰減瞳進行擬合分解，得到方向澤尼克多項式的方向澤尼克系數(shù)；S3：獲取所述光學(xué)系統(tǒng)的瓊斯矩陣與入瞳極坐標之間的關(guān)系；S4：獲取使用的穆勒矩陣與所述入瞳極坐標之間的關(guān)系；S5：獲取所有入瞳光線偏振變化的總的穆勒矩陣；S6：獲取不同視場下所述光學(xué)系統(tǒng)的穆勒矩陣。通過本發(fā)明的計算方法，對穆勒矩陣的分析可以研究系統(tǒng)對入射光偏振態(tài)的影響，其逆矩陣可用于對偏振探測的校正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于偏振探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全視場下光學(xué)系統(tǒng)穆勒矩陣的計算方法。

背景技術(shù)

偏振是光作為電磁橫波的重要特征，它攜帶了豐富的信息。相比于傳統(tǒng)成像方式，偏振成像探測具有凸顯目標、辨別真?zhèn)巍⒎诸愖R別、反演目標表面的理化及紋理性質(zhì)，具有重要的研究和應(yīng)用價值。

偏振探測系統(tǒng)中采用斯托克斯向量與穆勒矩陣的方式來描述光的偏振態(tài)。在對目標物進行偏振探測時，由于光在傳輸?shù)倪^程中，不僅會受到觀測物的偏振調(diào)制，而且還會受到光學(xué)系統(tǒng)對光偏振態(tài)的調(diào)制，使得最終接收的信息不能準確反演出目標物的表面特征，從而對探測的結(jié)果造成誤差。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出一種全視場下光學(xué)系統(tǒng)穆勒矩陣的計算方法，通過對穆勒矩陣的研究能夠準確的反演出目標物的偏振信息。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種光學(xué)系統(tǒng)穆勒矩陣的計算方法，包括以下步驟：

S1：獲取光學(xué)系統(tǒng)在不同視場下的二向衰減瞳；

S2：通過方向澤尼克多項式對所述二向衰減瞳進行擬合分解，得到不同視場下的所述方向澤尼克多項式的方向澤尼克系數(shù)；

S3：利用所述方向澤尼克多項式及所述方向澤尼克系數(shù)，獲取所述光學(xué)系統(tǒng)的瓊斯矩陣與入瞳極坐標之間的關(guān)系；

S4：將所述瓊斯矩陣變換為偏振探測中使用的穆勒矩陣，獲取所述使用的穆勒矩陣與所述入瞳極坐標之間的關(guān)系；

S5：對所述使用的穆勒矩陣進行積分處理，獲取所有入瞳光線偏振變化的總的穆勒矩陣；

S6：擬合方向澤尼克系數(shù)與不同視場的關(guān)系，得到不同視場下所述光學(xué)系統(tǒng)的穆勒矩陣。

優(yōu)選的，步驟S3中所述光學(xué)系統(tǒng)的瓊斯矩陣與入瞳極坐標之間的關(guān)系為：

J＝σ₀+(C₁+C₃ρsin(θ)+C₅ρ²cos(2θ))σ₁+(C₅ρ²sin(2θ)-C₃ρcos(θ))σ₂

其中J為瓊斯矩陣，σi為泡利矩陣，ρ和θ為入瞳位置的極坐標；C1為所述方向澤尼克多項式中OZ1項系數(shù)，C3為所述方向澤尼克多項式中OZ3項系數(shù)，C5為所述方向澤尼克多項式中OZ5項系數(shù)。

優(yōu)選的，步驟S4中所述變換的公式為：

其中m(i，j)為所述使用的穆勒矩陣中的項，trace為矩陣的跡，J’為所述瓊斯矩陣J的共軛轉(zhuǎn)置。

優(yōu)選的，步驟5中所述積分處理的方式為：

其中M(i，j)為所述總的穆勒矩陣。

優(yōu)選的，所述總的穆勒矩陣表達式為：