CN106896493B - 微距广角观察拍摄的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于图像观测设备领域，提供了一种微距广角观察拍摄的装置，包括平行光源模组、广角微距观察设备、压板、玻璃板和偏光镜；压板和玻璃板之间用于放置观察物；广角微距观察设备位于所述玻璃板的内侧，所述广角微距观察设备的视场角度大于或等于2倍布儒斯特角；所述平行光源模组发射的平行光经所述玻璃板进行反射产生反射光，所述偏光镜用于消除入射至所述广角微距观察设备的反射光。所述平行光源模组发射的平行光的光轴与所述广角微距观察设备的镜头光轴的夹角为布儒斯特角，所述平行光源模组包括若干平行光源单元。本发明实施例提供的平行光源单元、平行光源模组应用于微距广角观察，解决了玻璃板反光、布光受限及观察功能受限的问题。

Description

微距广角观察拍摄的装置
技术领域
本发明属于图像观测设备领域，尤其涉及一种微距广角观察拍摄的装置。
背景技术
在进行图像观测时，如何避免玻璃面反光是观察设备的世界性难题。比如，带隔离的便携式小型观察设备，因为空间限制，当需要观测与自身尺寸大小相当的观察物时，必须使用微距广角镜头，该微距广角镜头的视场角度通常在100度至150度之间，为了避免隔离玻璃面的反光进入光路，便携式小型观察设备内部光源的布置被限制在玻璃板旁边很窄的低位置范围内，并且光线基本上和玻璃板平行，即只能布置与镜头光轴垂直的侧光。
现有技术中的光源布置如图1所示，光源的发光角度在30度至150度之间。位于高位置的顶光源可通过玻璃面反射到镜头内，位于低位置的侧光源其经玻璃面反射后不进入镜头。
在现有技术中，在广角观察时因要避免玻璃面反光，光源布置受限于非常狭窄的空间内，观察功能、观察效果受到极大限制。如观察角或镜头的视角是140度时，为了避开玻璃面反光，光源的光轴与玻璃面的夹角必须被限制在0度至20度内，也就是只能布置侧光源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种平行光源单元、平行光源模组和微距广角观察拍摄的装置，旨在解决现有观测设备中玻璃面反光、布光受限及观察功能受限的问题。
本发明是这样实现的，一种微距广角观察拍摄的装置，包括平行光源模组、广角微距观察设备、压板和玻璃板，所述平行光源模组包括若干平行光源单元，其中，所述压板和所述玻璃板之间用于放置观察物；
所述广角微距观察设备位于所述玻璃板的内侧；
每一所述平行光源单元用于按照预置角度进行放置，使得所述平行光源单元发射的平行光经所述玻璃板进行反射后产生的反射光不会进入所述广角微距观察设备。
进一步地，所述装置还包括偏光镜；其中，所述压板和所述玻璃板之间用于放置观察物；
所述广角微距观察设备位于所述玻璃板的内侧，所述广角微距观察设备的视场角度大于或等于2倍布儒斯特角；
所述平行光源模组发射的平行光的光轴与所述广角微距观察设备的镜头光轴的夹角固定在布儒斯特角；
所述平行光源模组发射的平行光经所述玻璃板进行反射产生反射光，所述偏光镜用于消除入射至所述广角微距观察设备的反射光。
进一步地，所述偏光镜的波长范围与所述平行光源模组的射出的平行光的光波长范围一致。
进一步地，所述玻璃板的正反两面分别镀有减反膜。
进一步地，所述平行光源单元包括外壳，所述外壳上具备镶嵌结构，若干所述平行光源单元通过所述外壳的镶嵌结构进行拼合，各所述平行光源单元射出的平行光的平行度小于3度。
进一步地，所述平行光源单元包括外壳、发光器件和准直器件；
所述发光器件，用于产生预置波长范围的发散光，并将所述发散光入射至所述准直器件；
所述准直器件，用于将所述发散光准直成平行光并射出；
所述外壳，用于安装及固定所述发光器件和所述准直器件，以使所述准直器件的光轴与所述发光器件的光轴重合，及使所述发光器件的发光面位于所述准直器件的焦平面。
进一步地，所述发光器件为单灯LED灯板，单灯LED灯板上的LED灯的发光面位于所述准直器件的焦平面。
进一步地，所述LED灯的功率为0.5瓦至1瓦，所述LED灯的发光角度范围为30度到60度。
进一步地，所述准直器件为矩形的放大镜片，所述放大镜片的焦距为5毫米，所述放大镜片的长宽比与观察视场的长宽比匹配；
所述外壳的出光口的长宽比与所述放大镜片的长宽比匹配。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例提供的平行光源单元、平行光源模组应用于微距广角观察，解决了玻璃板反光、布光受限及观察功能受限的问题。
附图说明
图1是现有技术提供的一种微距广角观察拍摄的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种平行光源单元的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种平行光源模组的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种微距广角观察拍摄的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2示出了本发明实施例提供的一种平行光源单元，包括外壳1、发光器件2和准直器件3；
发光器件2，用于产生预置波长范围的发散光，并将所述发散光入射至准直器件3；
准直器件3，用于将所述发散光准直成平行光并射出；
外壳1，用于安装及固定发光器件2和准直器件3，以使准直器件3的光轴与发光器件2的光轴重合，及使发光器件2的发光面位于准直器件3的焦平面。具体地，外壳1上具备镶嵌结构11，若干所述平行光源单元通过外壳1的镶嵌结构11进行拼合，拼合的数量和结构形状根据观察面的光场要求、大小、长宽比而定。
具体地，发光器件2为单灯LED灯板，单灯LED灯板上的LED灯的发光面位于准直器件3的焦平面，该LED灯的功率为0.5瓦至1瓦左右，所述LED灯的发光角度范围为30度到60度左右。准直器件3为矩形的放大镜片，该放大镜片的焦距为5毫米左右，该放大镜片的长宽比与观察视场的长宽比匹配，外壳1的出光口的长宽比与该放大镜片的长宽比匹配。在具体应用中，观察视场指的是，放置被观察物的平面，也就是显示器所显示的区域，通常显示器显示的长宽比是4:3或16:9。因此，一般的光源也按这个长宽比例布光。
在实际应用中，适用于本实施例的平行光源单元主要满足以下要求：
1、结构组成：放大镜片+单灯LED灯板+用于支撑的外壳。
2、结构要求：放大镜片的光轴和LED灯的光轴重合，LED灯的发光面位于放大镜片的焦平面上。
3、放大镜片要求：焦距5MM左右，如设备空间允许，可用更长焦距的，以保证射出的光的平行性，及减小色差。放大镜片的形状为矩形，长宽比依观察视场的长宽比定。比如，如果观察视场的长宽比是4:3，则矩形的放大镜片的长宽比就定为1.3：1。如果观察视场的长宽比是16:9，则矩形的放大镜片的长宽比就定为1：1。本实施例中存在上述设置，其原因是：一、因为在实际应用中，本实施例提供的平行光源单位的射出的平行光源的光轴与观察面有34°的夹角，发光面会放大1/Sin(34°)倍；二、矩形的放大镜片容易固定和装配；三、按这个口径比例做的平行光源单元，组合成平行光源模组后，容易与不同长宽比的观察面匹配。
4、LED灯要求：功率0.5W至1W左右，LED灯的芯片的发光面尽量小，发光角度30°至60°之间，发光均匀纯净。
5、用于支撑的外壳要求：出光口长宽比和矩形的放大镜片匹配。严格保证放大镜片的光轴和LED灯的光轴重合，严格保证LED灯的发光面位于放大镜片的焦平面上。外壳有镶嵌结构，便于多个平行光源单元拼合成一个平行光源模组。
在本实施例中，平行光源单元射出的光线平行度要求<3°。本实施例提供的平行光源单元能够射出平行光，可用于在微距广角观察拍摄的设备中。
图3示出了本发明实施例提供的一种平行光模组，该平行光源模组包括若干图2所示的平行光源单元；
若干图2所示的平行光源单元通过外壳的镶嵌结构进行拼合，各平行光源单元射出的平行光的平行度小于3度。
具体地，平行光源模组由多个平行光源单元拼合而成，拼合形状及数量可依照如光场大小、形状、长宽比、布光空间等需求进行自由组合。各平行光源单元之间射出的平行光的平行度要求<3°，各平行光源单元之间交接部位的光强需经处理，以达到平滑过渡、无缝连接、不留痕迹的效果。
图4示出了本发明实施例提供的一种微距广角观察拍摄的装置，包括图3所示的平行光源模组401、广角微距观察设备402、压板403、玻璃板404和偏光镜405；压板403和玻璃板404之间用于放置观察物；
广角微距观察设备402位于所述玻璃板的内侧，广角微距观察设备402的视场角度大于或等于2倍布儒斯特角，约110度；
偏光镜405放置于广角微距观察设备402的镜头前面，用于滤除进入广角微距观察设备402的反射光。
平行光源模组401发射的平行光的光轴与广角微距观察设备402的镜头光轴的夹角固定在布儒斯特角。
具体地，玻璃板404的正反两面分别镀有减反膜。该减反膜的厚度为由平行光源模组401射出的平行光的波长决定。如果LED灯发出白光光源，则该减反膜厚度按照450NM波长定。偏光镜405的波长范围与平行光源模组401的射出的平行光的光波长范围一致，即使用哪个光波长范围的平行光源模组401，则需要匹配该光波长范围的偏光镜405。
在本实施例中，平行光源模组41射出的平行光的光轴与广角微距观察设备402的镜头光轴的夹角需固定在布儒斯特角。普通玻璃折射率是1.5左右，所以布儒斯特角大概是56°。若是使用多个平行光源模组405，则平行光源模组405只能放置在广角微距观察设备402的镜头光轴相向的两边，或者单边布光。如果双边都布光的话，两边平行光源模组405的光轴要严格平行于同一个平面。否则两边平行光源模组405在玻璃面上的反射光的偏振方向有差异，会减弱偏光镜的效果，也就是会减弱消除玻璃面反光的效果。偏光镜405在调整到最好的效果后就必须固定。而在偏光镜405固定前，平行光源模组401必须先固定。
本发明实施例的工作原理为：把平行光源模组405的入射角设在布儒斯特角，则其在玻璃板的404玻璃面上的反射光会变成完全偏振光，再在观察口前面放置偏光镜405，可以达到消除全部反射光的目的。
本发明上述实施例提供的微距广角观察拍摄的装置仅仅针对广角微距观察设备的视场角度大于2倍布儒斯特角(约110°)的应用。
在具体应用中，将上述实施例提供的微距广角观察拍摄的装置进行改进，也能达到避免玻璃板反光进入广角微距观察设备的效果，其中：
改进方式一、把光源的光轴与玻璃板面的夹角，设到小于广角微距观察设备的视场角度的一半，此时没有反射光线能进入镜头。此改进方式下，可以取消偏光镜，玻璃板两面也不需要镀减反膜，光源也并不需要局限于平行光，只要满足这个条件就行了：光源光轴与玻璃面的夹角<[(视场角-光源发散角)/2]。本改进方式的缺陷是光源得布在低位。
改进方式二：在图3中，射线R是能进入镜头的反射光线，由此可清楚看到，整个光源模组中只有在第二层(示意而已)的平行光源单元会影响到观察。如果把第二层(示意而已)的平行光源单元的光轴角度进行变动，则平行光源单元射出的平行光还是照到玻璃板原来的地方，但是没有玻璃板的反射光线能进入镜头。此改进方式下，可以取消偏光镜，玻璃板两面也不需要镀减反膜，光源入射角也不需要局限于在布儒斯特角。但是本改进方式的缺陷是，这部分的光源入射角和其他的不一致。
本发明提供的实施例可应用于单色光、可见光、红外光和紫外光等技术领域，其中当LED灯作为白光光源时，为了减少色差和提高减反膜的效果，要求色温为12000K±5％。
本发明实施例主要应用在广角观察领域，观察视角大于2倍布儒斯特角。
改进方式一和改进方式二实施例主要应用在观察视角小于2倍布儒斯特角的观察领域。
以下参数对消除反射光斑的效果影响很大，任何一条内的参数有细小的偏差都会严重影响效果，其中包括：
a、平行光源单元及平行光源模组内各单元的光线平行度；
b、如果双边都平行光布光的话，两边光源的光轴要严格平行于同一个平面；否则因为偏光镜不能同时滤掉二个不同偏振角的光，而有反射光漏进来。基于上述原因，在本实施例中(除改进方式一和改进方式二外)不能布二个相邻的平行光。
c、放大镜片的光轴和LED灯的光轴需要精确重合，LED灯的发光面必须精确位于放大镜片的焦平面上；
d、偏光镜的精确调整及固定；
e、平行光源模组的光轴精确固定在布儒斯特角位置；
f、各平行光源单元光场之间交接部位的光强需经处理，以达到平滑过渡、无缝连接，不留痕迹。如果各平行光源单元之间的交接部位光场未按照标准处理，不影响消除反射光斑的效果，但会影响整个光场的光均匀性，从而影响到观察的效果和质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微距广角观察拍摄的装置，其特征在于，所述装置包括平行光源模组、广角微距观察设备、压板和玻璃板，所述平行光源模组包括若干平行光源单元，其中，所述压板和所述玻璃板之间用于放置观察物；
所述广角微距观察设备位于所述玻璃板的内侧；
每一所述平行光源单元用于按照预置角度进行放置，使得所述平行光源单元发射的平行光经所述玻璃板进行反射后产生的反射光不会进入所述广角微距观察设备；
所述装置还包括偏光镜；其中，所述压板和所述玻璃板之间用于放置观察物；
所述广角微距观察设备位于所述玻璃板的内侧，所述广角微距观察设备的视场角度大于或等于2倍布儒斯特角；
所述平行光源模组发射的平行光的光轴与所述广角微距观察设备的镜头光轴的夹角固定在布儒斯特角；
所述平行光源模组发射的平行光经所述玻璃板进行反射产生反射光，所述偏光镜用于消除入射至所述广角微距观察设备的反射光。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏光镜的波长范围与所述平行光源模组的射出的平行光的光波长范围一致。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述玻璃板的正反两面分别镀有减反膜。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平行光源单元包括外壳，所述外壳上具备镶嵌结构，若干所述平行光源单元通过所述外壳的镶嵌结构进行拼合，各所述平行光源单元射出的平行光的平行度小于3度。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述平行光源单元包括外壳、发光器件和准直器件；
所述发光器件，用于产生预置波长范围的发散光，并将所述发散光入射至所述准直器件；
所述准直器件，用于将所述发散光准直成平行光并射出；
所述外壳，用于安装及固定所述发光器件和所述准直器件，以使所述准直器件的光轴与所述发光器件的光轴重合，及使所述发光器件的发光面位于所述准直器件的焦平面。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述发光器件为单灯LED灯板，单灯LED灯板上的LED灯的发光面位于所述准直器件的焦平面。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述LED灯的功率为0.5瓦至1瓦，所述LED灯的发光角度范围为30度到60度。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述准直器件为矩形的放大镜片，所述放大镜片的焦距为5毫米，所述放大镜片的长宽比与观察视场的长宽比匹配；
所述外壳的出光口的长宽比与所述放大镜片的长宽比匹配。
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