本发明系一种偏振光3d影像量测之机构及其制造方法，尤指一种以成熟的面板制作工艺，取代复杂的机械结构之设计的机构及其制造方法。
背景技术：
按，光的偏振态感测可用于3d感测、材料辨识…等领域；而欲量测光的偏振态，习知的量测方式如图1所示：令一光源11经过一待测物12的折射或反射，再依序经过一四分之一波板13、一偏振片14、一光强度传感器15和一电压感测装置16，最终读取电压值。描述偏振光的偏振态需要四组光强度，分别为[s0,s1,s2,s3]，量测时需要该四分之一波板13和该偏振片14之光轴互相搭配，其光强度与该偏振片14和该四分之一波板13组合如下:i(偏振片旋转角度,四分之一波板旋转角度)＝i(0°,0°),i(90°,0°),i(45°,0°),i(45°,π/2)(其中：π为半圆之径度、i为光强度，光强度(i)，其值为四分之一波板旋转角度、偏振片旋转角度的函数，表示为:i(偏振片旋转角度,四分之一波板旋转角度))，量测过程中需要以机械方式转动该偏振片14并改变四分之一波板13的相位延迟(phaseretardation)来达到该组合。
然而，量测过程中需要以机械方式转动该偏振片14并改变四分之一波板的相位延迟来达到该组合，导致此结构将面临两个问题：其1、需要体积较大机械结构。造成整体之设备无法缩小、造价高昂，不符合体积小、成本低之需求；其2，需要时间等待机械结构旋转，造成量测时间延长，若量测随时间改变的物体，将会量测失准。因此，本发明提出以成熟的面板制作工艺，取代复杂的机械结构之设计。
由此可见，上述习用物品仍有诸多缺失，实非一良善之设计者，而亟待加以改良。
技术实现要素：
有鉴于此，本案发明人本于多年从事相关产品之制造开发与设计经验，针对上述之目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性之本发明。
本发明之目的，在提供一种偏振光3d影像量测之机构及其制造方法，系以面板制作工艺，取代复杂的机械结构，产生上述习知的量测方式等同之效益。
根据上述之目的，本发明之偏振光3d影像量测之机构，其主要系包含有：一影像感测器、一液晶盒及一偏振片；其中，该液晶盒位于该影像感测器之上，该液晶盒具有至少四个画素区，分别为一第一画素区、一第二画素区、一第三画素区及一第四画素区，该液晶盒系由两片玻璃和一液晶所组成，该两片玻璃分别黏设于该液晶之上表面及下表面，其中该第一画素区、该第二画素区及该第三画素区之相位延迟γ＝0，且该第四画素区之相位延迟γ＝π/2；该偏振片夹设于该影像感测器及该液晶盒之间，该偏振片区分至少四象限，包含一第一象限、一第二象限、一第三象限及一第四象限，其中该第一象限之偏光轴角度(polarizerangle)为90度、该第二象限之偏光轴角度为0度、该第三象限之偏光轴角度为45度、该第四象限之偏光轴角度为45度；藉此，通过将四种量测四分之一波板和偏振片组合同时制作于该影像感测器上方之设计，俾利用本发明之偏振光3d影像量测之机构进行光的偏振态感测时，该影像感测器可由撷取一侦画面而同时撷取计算出斯托克斯参数(stokesparameters)的四个参数s0～s3，分别为s0＝i(0°,0°) i(90°,0°)、s1＝i(0°,0°)－i(90°,0°)、s2＝2·i(45°,0°)－s0、s3＝2·i(45°,π/2)－s0等四组参数所需要的光强度(其中：π为半圆之径度、i为光强度)，如此，于量测过程中不需要以机械方式转动该偏振片并改变四分之一波板的相位延迟，即可达到量测时s0、s1、s2、s3四组参数所需要的光强度之组合之相同效益，因此不需要体积较大机械结构，而能符合体积小、成本低之需求，同时亦免除需要时间等待机械结构旋转，所造成量测时间延长，以及量测失准之缺失。
为便贵审查委员能对本发明之目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步之认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：
附图说明
图1为习用光的偏振态感测之量测方式之外观示意图。
图2和图3为本发明偏振光3d影像量测之机构之外观示意图。
图4和图5为本发明偏振光3d影像量测之机构制造方法之示意图。
图6和图7为本发明偏振光3d影像量测之机构另一种制造方法之示意图。
图8为本发明偏振光3d影像量测之机构的使用示意图。
图9为本发明偏振光3d影像量测之机构的另一种使用示意图。
附图标记
偏振光3d影像量测之机构30
偏振片31
第一象限311
第二象限312
第三象限313
第四象限314
偏光轴角度θ
液晶盒32
两片玻璃321、322
液晶323
第一画素区3231
第二画素区3232
第三画素区3233
第四画素区3234
相位延迟γ
影像感测器33
上下板41、42
双折射δn
透明导电极43
光源51
待测物52
信号处理器53
个人计算机54
光源61
待测物62
透镜63
信号处理器64
个人计算机65
具体实施方式
本发明乃有关一种「偏振光3d影像量测之机构及其制造方法」，请参阅图2和图3所示，本发明之偏振光3d影像量测之机构30，其主要系包含有：一偏振片31、一液晶盒32及一影像感测器33。
其中，该偏振片31设于该影像感测器33之上，该偏振片31区分至少四象限，包含一第一象限311、一第二象限312、一第三象限313及一第四象限314，其中该第一象限311之偏光轴角度(polarizerangle)θ为90度、该第二象限312之偏光轴角度θ为0度、该第三象限313之偏光轴角度θ为45度、该第四象限314之偏光轴角度θ为45度。
该液晶盒32设于该偏振片31之上，令该偏振片31夹设于该液晶盒32与该影像感测器33之间，该液晶盒具有至少四个画素区，分别为一第一画素区3231、一第二画素区3232、一第三画素区3233及一第四画素区3234，该液晶盒32系由两片玻璃321、322和一液晶323所组成，该两片玻璃321、322分别黏设于该液晶323之上表面及下表面，其中该第一画素区3231、该第二画素区3232、该第三画素区3233之相位延迟γ＝0，且该第四画素区3234之相位延迟γ＝π/2(其中：π为半圆之径度)。
藉上述构件之组成，通过将四种量测四分之一波板和偏振片组合同时制作于该影像感测器33上方之设计，俾进行光的偏振态感测时，该影像感测器33可由撷取一侦画面而同时综合该四象限311、312、313、314计算出不同的斯托克斯参数(stokesparameters)s0～s3，分别为s0＝i(0°,0°) i(90°,0°)、s1＝i(0°,0°)－i(90°,0°)、s2＝2·i(45°(偏光轴角度),0°(四分之一波板角度))－s0、s3＝2·i(45°(偏光轴角度),π/2(四分之一波板角度))－s0等四组参数所需要的光强度(其中：π为半圆之径度、i为光强度)。
如此一来，于量测过程中不需要以机械方式转动该偏振片并改变波板的相位延迟，即可达到量测时s0、s1、s2、s3四组参数所需要的光强度之组合之相同效益，因此不需要体积较大机械结构，而能符合体积小、成本低之需求，同时亦免除需要时间等待机械结构旋转，所造成量测时间延长，以及量测失准之缺失。
复请参阅图2和图3所示，该液晶盒32之四画素3231、3232、3233、3234区分别对应该偏振片31之四象限311、312、313、314。
复请参阅图2和图3所示，该影像感测器33上设置一线栅偏振片(图中未示)，该线栅偏振片区分为至少四个感测区，包含该四感测区的光轴方向对应该四象限311、312、313、314。
复请参阅图2和图3所示，该影像感测器33可为一阵列式感光耦合元件(ccd)或一阵列式互补氧化金属半导体(cmos)。
复请参阅图2和图3所示，该些画素区3231、3232、3233、3234其两侧分别设置一电极层(图中未示)，且该些画素区3231、3232、3233、3234经由该些电极层分别驱动。
请再参阅图4和图5所示，本发明偏振光3d影像量测之机构制造方法，提出以面板制程工艺，将四种量测四分之一波板和偏振片组合同时制作于该影像感测器33(例如：阵列式感光耦合元件(ccd)或阵列式互补氧化金属半导体(cmos))上方，其流程系依下列步骤进行处理：
步骤1、分别制作一液晶盒32的上下板41、42，分别涂布导向性高分子材料(pi)并配向，配向的方向，如图4之右图所示，向一个方向做配向。
步骤2、使用滴下式注入(odf)制程涂布液晶323，此实施例选用正型液晶(e7)，其双折射δn为0.2236、液晶盒间隙为3um。
步骤3、液晶盒32以上下板41、42密封后，升温待液晶配向完成。
步骤4、该影像感测器33(例如：阵列式感光耦合元件(ccd)或阵列式互补氧化金属半导体(cmos))像素(pixel)上以黄光制程制作线栅偏振片(wiregridpolarizer)，其中周期(pitch)为140nm，线宽/线距(line/space)为70nm。
步骤5、黏接(bonding)该液晶盒32于该影像感测器33上，藉以配向方式达成第四象限之相位延迟γ＝π/2(其中：π为圆周率)。
复请参阅图2、图3、图4和图5所示，该液晶盒32具有至少四个画素区，分别为一第一画素区3231、一第二画素区3232、一第三画素区3233及一第四画素区3234，并在其上提供部配向层配向使该第一画素区3231、该第二画素区3232及该第三画素区3233之相位延迟γ＝0，且该第四画素区3234之相位延迟γ＝π/2。
复请参阅图2、图3、图4和图5所示，该液晶盒32具有至少四个画素区，分别为一第一画素区3231、一第二画素区3232、一第三画素区3233及一第四画素区3234，且该些画素区3231、3232、3233、3234上下分别配置一电极层(图中未示)，提供电压使该第一画素区3231、该第二画素区3232及该第三画素区3233之相位延迟γ＝0，且该第四画素区3234之相位延迟γ＝π/2。
复请参阅图2、图3、图4和图5所示，该液晶盒32与该影像感测器33之间夹设一偏振片31，该偏振片31区分至少四象限311、312、313、314，包含一第一象限311、一第二象限312、一第三象限313及一第四象限314，该第一象限311之偏光轴角度(polarizerangle)为90度、该第二象限312之偏光轴角度为0度、该第三象限313之偏光轴角度为45度、该第四象限314之偏光轴角度为45度，其中该线栅偏振片区(图中未示)分为至少四个感测区，包含该四感测区的光轴方向对应该四象限311、312、313、314。
请再参阅图6和图7所示，本发明偏振光3d影像量测之机构的另一种制造方法，系以加电压方式达成第四象限之相位延迟γ＝π/2(其中：π为圆周率)，提出以面板制程工艺，加入透明导电极(ito)43，将四种量测四分之一波板和偏振片组合同时制作于该影像感测器33(例如：阵列式感光耦合元件(ccd)或阵列式互补氧化金属半导体(cmos))上方(如图6所示)，其流程系依下列步骤进行处理：
步骤1、分别制作一液晶盒32的上下板41、42，分别涂布导向性高分子材料(pi)并配向，配向的方向，如图6之右图所示，向一个方向做配向。
步骤2、使用滴下式注入(odf)制程涂布液晶323，此实施例选用正型液晶(e7)，其双折射δn为0.2236、液晶盒间隙为3um。液晶323配置可以皆为相同方向，但分成四个独立的区块进行驱动，其中三块施加电压使液晶323垂直排列于基板，第四块施加电压达成四分之一波板之效果。
步骤3、液晶盒32密封后，升温待液晶配向完成。
步骤4、该影像感测器33(例如：阵列式感光耦合元件(ccd)或阵列式互补氧化金属半导体(cmos))像素(pixel)上以黄光制程制作线栅偏振片(wiregridpolarizer)，其中周期(pitch)为140nm，线宽/线距(line/space)为70nm。
步骤5、黏接(bonding)该影像感测器33和液晶盒32，藉以加电压方式达成第四象限之相位延迟γ＝π/2(其中：π为圆周率)。
请再参阅图8所示，本发明偏振光3d影像量测之机构，进行光的偏振态感测，系令一光源51经过一待测物52的折射或反射，再依序经过本发明之偏振光3d影像量测之机构30、一信号处理器53和一个人计算机54，最终由该个人计算机54读取并分析该信号处理器53之信号值，如此，可直接接收光源，做单点量测，同时感测四种光强度。
请再参阅图9所示，本发明偏振光3d影像量测之机构，进行光的偏振态感测之另一种方式，系令一光源61经过一待测物62的折射或反射，再经过一透镜63聚光，嗣再依序经过本发明之偏振光3d影像量测之机构30、一信号处理器64和一个人计算机65，最终由该个人计算机65读取并分析该信号处理器64之信号值，如此，可搭配该透镜63，将该待测物62影像成像于该影像感测器33上方，一次量测一侦的画面，且同时得到偏振态分布影像，即可为四颗像素，或以四颗像素为最小单位，以矩阵方式扩展。
以上所述，仅为本发明最佳具体实施例，惟本发明之构造特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明领域内，可轻易思及之变化或修饰，皆可涵盖在以下本案之专利范围。
1.一种偏振光3d影像量测之机构，其特征在于，包括：
一影像感测器；
一液晶盒，位于该影像感测器之上，该液晶盒具有至少四个画素区，分别为一第一画素区、一第二画素区、一第三画素区及一第四画素区，其中该第一画素区、该第二画素区及该第三画素区之相位延迟γ＝0，且该第四画素区之相位延迟γ＝π/2；
一偏振片，夹设于该影像感测器及该液晶盒之间，该偏振片区分至少四象限，包含一第一象限、一第二象限、一第三象限及一第四象限，其中该第一象限之偏光轴角度为90度、该第二象限之偏光轴角度为0度、该第三象限之偏光轴角度为45度、该第四象限之偏光轴角度为45度；
其中，进行光的偏振态感测时，该影像感测器可由撷取一侦画面而同时综合该四象限计算出不同的斯托克参数。
2.如权利要求1所述之偏振光3d影像量测之机构，其中该液晶盒之四画素区分别对应该偏振片之四象限。
3.如权利要求1所述之偏振光3d影像量测之机构，其中该影像感测器上设置一线栅偏振片，该线栅偏振片区分为至少四个感测区，包含该四感测区的光轴方向对应该四象限。
4.如权利要求1所述之偏振光3d影像量测之机构，其中该影像感测器系为一阵列式感光耦合元件或一阵列式互补氧化金属半导体。
5.如权利要求1所述之偏振光3d影像量测之机构，其中该些画素区其两侧分别设置一电极层，且该些画素区经由该些电极层分别驱动。
6.一种偏振光3d影像量测之机构制造方法，其特征在于，其流程系依下列步骤进行处理：
步骤1、制作一液晶盒的上下板，分别涂布导向性高分子材料并向一个方向做配向；
步骤2、使用滴下式注入制程涂布液晶；
步骤3、液晶盒以上下板密封后，升温待液晶配向完成；
步骤4、以黄光制程在该影像感测器制作线栅偏振片；
步骤5、该液晶盒黏设于该影像感测器之上。
7.如权利要求6所述之偏振光3d影像量测之机构制造方法，其中该液晶盒具有至少四个画素区，分别为一第一画素区、一第二画素区、一第三画素区及一第四画素区，并在其上提供部配向层配向使该第一画素区、该第二画素区及该第三画素区之相位延迟γ＝0，且该第四画素区之相位延迟γ＝π/2。
8.如权利要求6所述之偏振光3d影像量测之机构制造方法，其中该液晶盒具有至少四个画素区，分别为一第一画素区、一第二画素区、一第三画素区及一第四画素区，且该些画素区上下分别配置一电极层，提供电压使该第一画素区、该第二画素区及该第三画素区之相位延迟γ＝0，且该第四画素区之相位延迟γ＝π/2。
9.如权利要求7所述之偏振光3d影像量测之机构制造方法，其中该液晶盒与该影像感测器之间夹设一偏振片，该偏振片区分至少四象限，包含一第一象限、一第二象限、一第三象限及一第四象限，该第一象限之偏光轴角度为90度、该第二象限之偏光轴角度为0度、该第三象限之偏光轴角度为45度、该第四象限之偏光轴角度为45度，其中该线栅偏振片区分为至少四个感测区，包含该四感测区的光轴方向对应该四象限。
技术总结