CN111566543A - 使用圆偏振光的成像方法及装置 - Google Patents

使用圆偏振光的成像方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种三维成像系统包括至少一个光源、圆偏振分束器或椭圆偏振分束器、检测器装置和图像处理器。光源被配置为将第一圆偏振态或椭圆偏振态的光提供到要被成像的对象上。圆偏振分束器或椭圆偏振分束器被布置成在空间上将从对象反射的光分离成在第一偏振态中的第一反射部分和在第二偏振态中的第二反射部分。第一圆偏振态和第二圆偏振态或椭圆偏振态彼此正交。检测器装置检测光的至少第一反射部分，并且图像处理器被配置为从检测到的第一反射部分生成图像信息。

Description

使用圆偏振光的成像方法及装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月8日提交的美国临时申请序列号62/583,301的优先权，其内容通过引用合并于此。
背景技术
该文献公开了一种使用圆偏振光测量三维(3D)图像的方法和装置。本发明在诸如遥感、监控、3D扫描/成像、工业检查、计量、医学成像、生物特征认证、目标跟踪、虚拟现实、增强现实和自动驾驶车辆的技术中有应用。
偏振是光的特性，其中光线在不同方向上具有不同的振幅。我们的眼睛可以区分来自对象的颜色，但不能区分偏振的不同方向。摄影师经常在相机前面使用偏振器来减少眩光并提高对比度，但是现代数码相机是偏振盲的。常规的彩色相机使用诸如红色、绿色和蓝色滤色器(color filter)的小滤色器来测量不同像素处的颜色信息。为了对光的偏振态进行成像，偏振相机可以使用尺寸等于像素大小的小偏振器过滤器。
偏振的一种类型是线性偏振。根据定义，线性偏振光具有在固定方向上振荡的电场。偏振的另一种类型是圆偏振。根据定义，光的圆偏振在垂直于传播方向的平面中具有电场，该电场具有恒定幅度和随时间旋转的方向。圆偏振的两种类型是右旋圆(RHC)偏振和左旋圆(LHC)偏振。圆偏振光在自然界中是罕见的。产生圆偏振光的机制包括全内反射、圆二色性和应力双折射。自然界中的经验观察表明，圆偏振光的数量通常很少并且几乎不存在。室外和室内环境中的大多数散射光是非偏振或线性偏振的。
光的偏振态可以由斯托克斯(Stokes)矢量S描述，该斯托克斯矢量S由四个元素S0、S1、S2和S3组成。S0表示光场的强度；S1和S2分别表示对0°和45°线性偏振的亲和度(affinity)；以及S3表示右圆偏振和左圆偏振之间的差异。使用S可以计算出线性偏振角、偏振度(DOP)、线性偏振度(DOLP)和圆偏振度(DOCP)。
Figure BDA0002532335470000021
Figure BDA0002532335470000022
Figure BDA0002532335470000023
DOCP＝S3/S0
发明内容
在一个方面，本文公开的主题涉及一种用于获得对象的三维图像的方法。根据该方法，第一圆偏振态或椭圆偏振态的光被引导到要被成像的对象上。从对象接收光的反射部分。光的反射部分在空间上被分离成在第一偏振态中的第一反射部分和在与第一圆偏振态或椭圆偏振态正交的第二偏振态中的第二反射部分。至少检测到光的第一反射部分。从检测到的第一反射部分生成图像信息。
在另一方面中，本文公开的主题涉及三维成像系统。该系统包括至少一个光源、圆偏振分束器或椭圆偏振分束器、检测器装置和图像处理器。光源被配置为将第一圆形或椭圆偏振态的光提供到要被成像的对象上。圆偏振分束器或椭圆偏振分束器被布置成将从对象反射的光在空间上分离成在第一偏振态中的第一反射部分和在第二偏振态中的第二反射部分。第一圆偏振态和第二圆偏振态或椭圆偏振态彼此正交。检测器装置检测光的至少第一反射部分，并且图像处理器被配置成从检测到的第一反射部分生成图像信息。
在又一方面中，本文公开的主题涉及一种圆分束器或椭圆分束器，其包括第一棱镜和第二棱镜以及半反射薄膜。第一棱镜包括输入面、输出面和斜面。第二棱镜包括输出面和斜面。第二棱镜的斜面耦合到第一棱镜的斜面。半反射薄膜设置在第一棱镜的斜面和第二棱镜的斜面之间。半反射薄膜被配置为以第一圆偏振态或椭圆偏振态反射光并且以第二圆偏振态或椭圆偏振态透射光。第一圆偏振态和第二圆偏振态或椭圆偏振态彼此正交。通过输入面在所选择的波段中接收并以非零入射角入射到输入面上的光被分裂成第一圆偏振态和第二圆偏振态或椭圆偏振态的两个光束。
提供本发明内容以简化形式介绍下面在详细描述中进一步描述的概念的选择。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了3D成像设备的一个示例的示意图。
图2示出了3D成像设备的另一示例的示意图。
图3示出了LIDAR系统的一个示例的示意图。
图4示出了用于检测圆偏振光的成像系统的一个示例的示意图。
图5示出了圆偏振敏感焦平面阵列的一个示例的平面图。
图6示出了包括具有不同圆偏振态的两个主波长的光源的光谱。
图7示出了圆偏振敏感焦平面阵列的另一示例的平面图。
具体实施方式
本文描述的系统和技术部分地基于在自然界中和在许多室内环境中DOCP和S3的值接近于零的观察。
对于许多3D成像应用，感兴趣的对象由非偏振的有源光源照明。示例包括光检测和测距(LIDAR)、通过结构照明的成像和闪光摄影。这些测量技术中的关键问题之一是难以区分源自照明源(信号)的光和背景光(噪声)。准确的测量需要较高的信噪比(SNR)和背景光的良好分离。
在图1中示出了3D相机100。该系统包括相机101、结构化照明器102和通过有线或无线连接连接至照明器和相机的计算机控制器103。结构光技术通常用于计算机视觉和光学计量。结构化光源通常包括投影仪。预先确定的一组图案105(诸如随机或伪随机编码(codifications)、二进制结构化编码或灰度n进制编码)被投影到对象104上，并且测量来自该对象的投影的反射和/或散射光。使用计算机来控制投影仪以根据时间来显示不同的图案，并且该图案与相机101同步。可以使用结构照明技术将接收到的数据转换为深度信息的图像处理技术的示例可以在F.Berryman等的“A Theoretical Comparison of ThreeFringe Analysis Methods for Determining the Three-Dimensional Shape of anObject in the Presence of Noise(在噪声存在的情况下确定对象的三维形状的三种条纹分析方法的理论比较)”激光工程39(2003)35-50中找到。
在图2中示出了另一个3D相机200。该系统包括激光源201、反射镜扫描器(mirrorscanner)202和相机204。反射镜扫描通过一定范围的方向207。光图案205被投影到对象203上。由相机204测量反射光206。
图3示出了扫描LIDAR。LIDAR 300包括源301、成像光学器件302、反射光学器件303和相机304。系统安装在可以沿方向306旋转的旋转外壳305上。对象由光307照明。由LIDAR300收集反射并向后散射的光308。
本文公开的主题利用生成圆偏振光的匹配源和检测圆偏振光的匹配检测器装置。通过使用圆偏振光，预计SNR在反射光、DOCP和S3的测量中高，因为大部分噪声将是非偏振或线性偏振的，并且因此不会被检测到。在一种实施方式中，可以将激光用作源。对于许多激光器，输出光是单色的并且是线性偏振的。可以通过穿过四分之一波长延迟器将线性偏振光转换为圆偏振光。当然，也可以使用单色和多色的替代光源。在一些实施例中，光源可以包括以预先确定的图案投影圆偏振光的结构化照明器。
可以使用图4所示的说明性成像系统400测量圆偏振信号。来自被成像的对象的入射信号407穿过可选的滤色器406，并入射在偏振分束器410上。滤色器在源的一个或多个波长处具有高透射率，并且在所有其他波长处具有低透射率。在一个实施例中，偏振分束器410由两个直角玻璃棱镜403和404制成，在两个棱镜之间夹有半反射薄膜405。薄膜405可以由胆甾型(cholesteric)和/或向列型(nematic)液晶聚合物制成，其示例可以在美国专利NO.9,671,538中找到。薄膜胆甾型液晶聚合物具有独特的光学特性，即它们可以反射一种圆偏振态，并且透射另一种圆偏振态。可替选地，薄膜405可以包括例如反射偏振膜，诸如线栅偏振器和液晶聚合物膜。
在一个实施例中，偏振分束器410中的半反射薄膜405是多层薄膜，其可以包括例如取向聚合物层和液晶聚合物层。可以将聚合物直接旋涂到玻璃棱镜上。可替选地，可以使用卷对卷制造来预制聚合物膜，并且随后使用粘附层将聚合物膜层压到玻璃棱镜上。可以使用的取向聚合物(alignment polymers)的示例包括由HD微系统(MicroSystems)(新泽西州帕林)制造的聚酰亚胺HD-4100和由罗利克(Rolic)技术有限公司(瑞士奥尔施威尔)制造的ROP108。可以使用的液晶聚合物的示例包括全部由EMD性能材料公司(马萨诸塞州伯灵顿)制造的宽带胆甾型液晶聚合物RMM800、向列液晶聚合物RMM141C和高折射率Δn向列型液晶聚合物RMM1707。在一些实施例中，可以将抗反射涂层施加到分束器的小平面上以减少在感兴趣波长处的光损耗。在其他实施例中，可以利用板分束器代替棱镜分束器。
与通过分离不同的线性偏振态的光而操作的现有偏振分束器形成对照，偏振分束器410分离不同的圆偏振态的光。两个圆偏振态中的至少一个圆偏振态由检测器检测。在图4的示例中，两个正交的圆偏振光分量408和409分别由两个检测器401和402检测。反射光的图像图可以由图像处理器(未示出)生成，以根据从两个检测器401和402获取的数据生成图像信息。这种图像信息可以包括诸如DOCP、S3、DOP和DOLP的参数的确定。
在替代实施例中，代替使用两个检测器401和402，可以通过诸如图5所示的偏振敏感焦平面阵列来检测信号。如图所示，偏振敏感焦平面阵列500具有位于例如矩形网格中的光敏像素阵列。不同圆偏振器的阵列位于像素上方。单独示出了一组4个像素。这4个像素在顶部具有圆偏振器，并且对不同的圆偏振光敏感。例如，像素501和503对波长为λ1的一个圆偏振态敏感，而像素502和504对波长为λ1的另一圆偏振态敏感。在该实施例中，为了获得每个像素处的诸如S3的参数的测量，有必要使用与从检测到该圆偏振态的给定像素邻近的像素获得的值来内插在给定像素处未被检测到的圆偏振态的值。
在美国专利申请序列号14/953,272中示出了可采用的偏振敏感焦平面阵列的一个特定示例，其可用于在宽波长范围内测量斯托克斯矢量的全部或部分分量。
对于固定的光源(例如，激光)功率，SNR增加的优点转化为操作距离的增加。另一方面，如果操作距离是固定的，则由于可以使用较低强度的光源，因此SNR增加的优点转化为所需操作功率的减小。
在一些实施例中，由于成本或诸如源、偏振器、延迟器或检测器的光学组件的可用性，可能期望利用正交椭圆偏振光而不是RHC和LHC光。通过将多层胆甾型和/或向列型液晶聚合物和/或偏振器膜夹在两个棱镜之间，可以制成可以分离正交椭圆偏振光的分束器。这样的多层薄膜的例子在X.Tu、L.Jiang、M.Ibn-Elhaj、S.Pau，“Design,fabrication andtesting of achromatic elliptical polarizer(消色差椭圆偏振镜的设计、制造和测试)”，光学快报25，10355，2017中描述。例如，其可能不能以稳定、高效和可再现的方式生成完全的RHC光，但是其可以更容易地生成具有接近RHC光的偏振态的椭圆偏振光。
在一些实施例中，在需要更高的SNR的情况下，光源可以由具有不同的圆偏振或椭圆偏振(例如，RHC和LHC)的两个主波长λ1和λ2构成。这种光源的光谱的一个示例在图6中示出。信号包括具有不同圆偏振态的两个波长的反射光。用于该实施例的示例性检测器是偏振敏感焦平面阵列，其对两个主波长和两个圆偏振态敏感。该焦平面阵列700的一种实施方式在图7中示出。在图7中，单独示出了一组4个像素，其中像素702和704对波长λ1的一个圆偏振状态敏感，像素701和703对波长λ2的另一圆偏振态敏感。以这种方式，检测器与源相匹配。
尽管上述成像系统的示例已经示出为在光波长下操作，但是更一般地，该成像系统可以在电磁波谱的任何适当部分中操作，例如，诸如，近红外和紫外波长。
本文中描述的成像系统的各种实施例，诸如图4所示的成像系统400，连同提供圆偏振光的适当的光源装置，可以在各种各样的不同的相机系统中采用，包括但不限于图1和图2所示的3D相机以及图3所示的扫描LIDAR系统。
作为可以使用本文中描述的技术捕获的图像的示例，考虑一种场景，该场景包括以蓝天为背景的带有窗户的砖砌建筑。在扫描LIDAR系统中，建筑物用圆偏振光源照明。因此，圆偏振光扫过砖砌建筑。在这种情况下，由于空气的后向散射较弱，因此几乎没有从天空反射回来的光。从砖砌建筑反射回来的光是部分圆偏振的，并由结合在扫描LIDAR系统中的偏振敏感检测器进行测量。由于反射的圆偏振光，场景中的DOCP可能较大。来自圆偏振光的信号的相位或时间延迟的测量可以提供砖砌建筑的深度图。
另一方面，如果仅用自然阳光照明同一场景，则捕获的图像将显示由于阳光的米氏(Mie)散射而来自天空的强DOLP、来自砖表面的低DOLP和由于菲涅耳(Fresnel)反射而来自窗户的中等DOLP。由于自然环境中圆偏振光的稀缺性，图像也将显示很小的DOCP。因此，当使用圆偏振光源和圆偏振敏感检测器使用本文描述的技术捕获图像时，可以显著提高测量过程的信噪比。
应当注意的是，在本文中描述的成像系统的各种实施例中，为了清楚起见，已经省略了可用于这种系统的各种常规光学元件。这样的光学元件可以包括但不限于准直器、聚焦透镜、棱镜、反射镜、过滤器等。
尽管已经以特定于特征和/或方法的语言描述了成像技术和系统校准的实施例，但是所附权利要求书不必限于所描述的特定特征或方法。相反，特定的特征和方法被公开作为成像技术和系统的示例实施方式。

Claims (26)

1.一种获取对象的三维图像的方法，包括：
将第一圆偏振态或椭圆偏振态的光引导到要被成像的对象上；
接收来自所述对象的所述光的反射部分；
在空间上将所述光的所述反射部分分离成在所述第一偏振态中的第一反射部分和在与所述第一圆偏振态或椭圆偏振态正交的第二偏振态中的第二反射部分；
检测所述光的至少所述第一反射部分；以及
根据所述检测到的第一反射部分来生成图像信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述光的至少所述第一反射部分包括检测所述光的第一反射部分和第二反射部分，并且生成图像信息包括从检测到的所述光的第一反射部分和第二反射部分生成图像信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在空间上分离所述光的所述反射部分包括：使用圆偏振分束器或椭圆偏振分束器在空间上分离所述光的所述反射部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，引导所述第一圆偏振态或椭圆偏振态的所述光包括：使用一个或多个光学元件从单个源生成所述光并且操纵所述光使得所述光处于所述第一圆偏振态或椭圆偏振态。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个光学元件包括光学延迟器。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的所述光位于共同的波长处。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态的所述光位于不同的波长处。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光是投影预先确定的图案的结构光。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成像信息包括在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态之间的差异。
10.一种三维成像系统，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源被配置为将在第一圆偏振态或椭圆偏振态中的光提供到要被成像的对象上；
圆偏振分束器或椭圆偏振分束器，所述圆偏振分束器或椭圆偏振分束器被布置为在空间上将从对象反射的所述光分离成在第一偏振态中的第一反射部分和在第二偏振态中的第二反射部分，所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态彼此正交；
检测器装置，所述检测器装置用于检测所述光的至少所述第一反射部分；以及
图像处理器，所述图像处理器被配置为根据所述检测到的第一反射部分来生成图像信息。
11.根据权利要求10所述的成像系统，其中，所述检测器装置被配置为检测所述光的第一反射部分和第二反射部分，并且所述图像处理器被配置为从检测到的所述光的第一反射部分和第二反射部分生成图像信息。
12.根据权利要求10所述的成像系统，其中，所述圆偏振分束器或椭圆偏振分束器包括半反射薄膜，所述半反射薄膜反射在所述第一圆偏振态或椭圆偏振态中的光并且透射在所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的光。
13.根据权利要求12所述的成像系统，其中，所述薄膜包括胆甾型液晶聚合物。
14.根据权利要求12所述的成像系统，其中，所述薄膜包括多层胆甾型和/或向列型液晶聚合物薄膜和/或偏振器膜。
15.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述检测器装置包括第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器用于分别检测在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的光。
16.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述检测器装置包括偏振敏感焦平面阵列，所述偏振敏感焦平面阵列具有检测在所述第一圆偏振态或椭圆偏振态中的光的第一像素和检测在所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的光的第二像素。
17.根据权利要求11所述的成像系统，其中，在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的所述光位于共同的波长处。
18.根据权利要求11所述的成像系统，其中，在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的所述光位于不同的波长处。
19.根据权利要求18所述的成像系统，其中，所述检测器装置包括偏振敏感焦平面阵列，所述偏振敏感焦平面阵列具有检测在所述第一圆偏振态或椭圆偏振态中的第一波长处的光的第一像素和检测在所述第二圆偏振态或椭圆形偏振态中的第二波长处的光的第二像素，其中所述第一波长和所述第二波长是不同的波长。
20.根据权利要求10所述的成像系统，其中，所述至少一个光源包括生成线性偏振光的单个光源和用于将所述线性偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光的一个或多个光学元件。
21.根据权利要求19所述的成像系统，其中，所述一个或多个光学元件包括光学延迟器。
22.根据权利要求20所述的成像系统，其中，所述单个光源是激光源。
23.根据权利要求10所述的成像系统，其中，所述至少一个光源包括结构化照明器。
24.一种圆形或椭圆分束器，包括：
第一棱镜，所述第一棱镜包括输入面、输出面和斜面；
第二棱镜，所述第二棱镜包括输出面和斜面，所述第二棱镜的斜面被耦合到所述第一棱镜的所述斜面；
半反射薄膜，所述半反射薄膜被设置在所述第一棱镜的所述斜面和所述第二棱镜的所述斜面之间，所述半反射薄膜被配置为反射在第一圆偏振态或椭圆偏振态中的光并且透射在第二圆偏振态或椭圆偏振态中的光，所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态彼此正交，其中通过所述输入面在所选择的波段中接收并且以非零入射角入射到所述输入面上的光被分裂成在所述第一圆偏振态和所述第二圆偏振态或椭圆偏振态中的两个光束。
25.根据权利要求24所述的分束器，其中，所述薄膜包括胆甾型液晶聚合物。
26.根据权利要求24所述的分束器，其中，所述薄膜包括多层胆甾型和/或向列型液晶聚合物薄膜和/或偏振器薄膜。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115629485A (zh) * 2022-12-07 2023-01-20 合肥的卢深视科技有限公司 散斑投射器和结构光相机
TWI802917B (zh) * 2020-08-27 2023-05-21 鴻海精密工業股份有限公司 雷射光路系統及雷射雷達

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11067837B2 (en) 2018-08-21 2021-07-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Polarization state scrambler
US20220206148A1 (en) * 2020-12-28 2022-06-30 GM Global Technology Operations LLC Polarization diversity detection in fmcw lidar

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1387056A (zh) * 2001-04-04 2002-12-25 大日本印刷株式会社 分离圆偏振光的光学元件的制造方法、分离圆偏振光的光学元件以及具有该元件的偏振光光源装置以及液晶显示装置
US6982829B1 (en) * 2002-08-23 2006-01-03 Lightmaster Systems, Inc Prism assembly with cholesteric reflectors
CN102244714A (zh) * 2010-06-08 2011-11-16 微软公司 深度照明和检测光学器件
CN102292980A (zh) * 2008-11-25 2011-12-21 泰特拉维公司 高分辨率三维成像的系统和方法
CN102298218A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 立景光电股份有限公司 偏振分光器以及光学系统
CN102735617A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 浙江大学 一种超分辨显微方法和装置
US20130250415A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Google Inc. Wide-angle wide band polarizing beam splitter
CN103336325A (zh) * 2012-02-28 2013-10-02 住友化学株式会社 偏光膜、圆偏振板及它们的制造方法
CN104620158A (zh) * 2012-08-22 2015-05-13 3M创新有限公司 偏振分束器及其制造方法
US20150256733A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Polarization image processing apparatus
US20150301249A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-22 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical elements comprising cholesteric liquid crystal polymers
CN105675541A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种具有轴向高分辨率的反射式共聚焦系统
CN106464858A (zh) * 2014-04-26 2017-02-22 泰特拉维公司 用于3d成像中的深度感测的耐用且延伸的照明波形的方法和系统
US20170248796A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-31 Tetravue, Inc. 3d imaging system and method

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987410A (en) * 1988-01-25 1991-01-22 Kaiser Aerospace & Electronics Corporation Multiple image forming apparatus
US6630974B2 (en) 1991-11-27 2003-10-07 Reveo, Inc. Super-wide-angle cholesteric liquid crystal based reflective broadband polarizing films
DE69532660T2 (de) * 1994-12-28 2005-02-10 Seiko Epson Corp. Polarisations-Beleuchtungsvorrichtung und diese verwendender Projektor
JP4220627B2 (ja) * 1999-08-04 2009-02-04 日東電工株式会社 偏光部材及び液晶表示装置
WO2005017826A2 (en) 2003-08-06 2005-02-24 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Advanced polarization imaging method, apparatus, and computer program product for retinal imaging, liquid crystal testing, active remote sensing, and other applications
JP2006003384A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Sony Corp 偏光ビームスプリッタ、及び液晶プロジェクタ装置
KR20080039889A (ko) * 2005-08-10 2008-05-07 니폰 제온 가부시키가이샤 광학 소자, 편광판, 위상차판, 조명 장치 및 액정 표시장치
US7800755B1 (en) * 2007-07-02 2010-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High-speed polarimeter having a multi-wavelength source
WO2010144866A2 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Microgrid imaging polarimeters with frequency domain reconstruction
US8144325B2 (en) 2009-07-23 2012-03-27 Rosemount Aerospace, Inc. In-flight multiple field of view detector for supercooled airborne water droplets
US9507093B2 (en) * 2010-04-28 2016-11-29 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Polarization maintaining optical rotary joint
GB2496965B (en) * 2011-01-19 2018-07-04 Harbin Inst Technology Photoelectric autocollimation method and apparatus based on beam drift compensation
US8338785B2 (en) 2011-04-29 2012-12-25 Rosemount Aerospace Inc. Apparatus and method for detecting aircraft icing conditions
US9479743B2 (en) * 2011-06-01 2016-10-25 Gvbb Holdings S.A.R.L. Single lens 3-D camera
US9116243B1 (en) * 2013-09-20 2015-08-25 Rockwell Collins, Inc. High altitude ice particle detection method and system

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1387056A (zh) * 2001-04-04 2002-12-25 大日本印刷株式会社 分离圆偏振光的光学元件的制造方法、分离圆偏振光的光学元件以及具有该元件的偏振光光源装置以及液晶显示装置
US6982829B1 (en) * 2002-08-23 2006-01-03 Lightmaster Systems, Inc Prism assembly with cholesteric reflectors
CN102292980A (zh) * 2008-11-25 2011-12-21 泰特拉维公司 高分辨率三维成像的系统和方法
CN102244714A (zh) * 2010-06-08 2011-11-16 微软公司 深度照明和检测光学器件
CN102298218A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 立景光电股份有限公司 偏振分光器以及光学系统
CN103336325A (zh) * 2012-02-28 2013-10-02 住友化学株式会社 偏光膜、圆偏振板及它们的制造方法
US20130250415A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 Google Inc. Wide-angle wide band polarizing beam splitter
CN102735617A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 浙江大学 一种超分辨显微方法和装置
CN104620158A (zh) * 2012-08-22 2015-05-13 3M创新有限公司 偏振分束器及其制造方法
US20150301249A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-22 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical elements comprising cholesteric liquid crystal polymers
US20150256733A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Polarization image processing apparatus
CN106464858A (zh) * 2014-04-26 2017-02-22 泰特拉维公司 用于3d成像中的深度感测的耐用且延伸的照明波形的方法和系统
CN105675541A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种具有轴向高分辨率的反射式共聚焦系统
US20170248796A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-31 Tetravue, Inc. 3d imaging system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI802917B (zh) * 2020-08-27 2023-05-21 鴻海精密工業股份有限公司 雷射光路系統及雷射雷達
CN115629485A (zh) * 2022-12-07 2023-01-20 合肥的卢深视科技有限公司 散斑投射器和结构光相机

Also Published As

Publication number Publication date
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