CN116802481A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

光学装置(100)具备射出第一光(L1)的第一光源(111)、射出第二光(L2)的第二光源(112)、偏振光分束器(131、132)、分色镜(150)、变更经过的光的偏振光状态的1/4波长板(140)、高光谱相机(121)以及可见光相机(122)。偏振光分束器(131)、1/4波长板(140)以及分色镜(150)依次被配置在第一光(L1)的光路上。偏振光分束器(132)和分色镜(150)依次被配置在第二光(L2)的光路上。第一反射光(Lrc1)中的第一镜面反射光(Lr11)入射到高光谱相机(121)。第二反射光(Lr2)中的第二漫射光(Lr22)入射到可见光相机(122)。

Description

光学装置

技术领域

本公开涉及光学装置。

背景技术

在专利文献1中，公开了生成用于产品的检查的学习模型的学习装置。专利文献1所公开的学习装置具备取得样品的图像数据的第一相机和取得样品的物性信息的第二相机。该学习装置在图像数据和物性信息中生成教师数据，通过使用生成的教师数据的机器学习来生成学习模型。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2019/230356号

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所公开的学习装置中，在由并排配置的2台相机拍摄样品时，需要使样品移动。因此，存在容易发生由两台相机各自得到的图像的位置偏移的问题。

另外，来自样品的镜面反射光以及漫射光分别入射到2台相机。存在镜面反射光及漫射光中的一方成为噪声并容易在图像中产生的问题。

因此，本公开提供一种能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像的光学装置。

用于解决课题的手段

本公开的一个方式所涉及的光学装置具备：第一光源，射出第一波段的第一光；第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光；第一偏振光分束器；第二偏振光分束器；分束器；第一偏振光部，变更经过的光的偏振光状态；第一摄像部，对所述第一波段具有灵敏度；以及，第二摄像部，对所述第二波段具有灵敏度，所述第一偏振光分束器、所述第一偏振光部以及所述分束器依次被配置于所述第一光的光路上，所述第二偏振光分束器以及所述分束器依次被配置于所述第二光的光路上，在所述第一摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第一光被物体反射而产生的第一反射光中的、依次经过了所述分束器、所述第一偏振光部以及所述第一偏振光分束器的光，在所述第二摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第二光被所述物体反射而产生的第二反射光中的、依次经过了所述分束器以及所述第二偏振光分束器的光，所述分束器使所述第一光以及所述第一反射光的组和所述第二光以及所述第二反射光的组之中的一方的组透过，并且反射另一方的组。

发明效果

根据本公开，能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的光学装置的概略结构的图。

图2是表示实施方式1所涉及的光学装置的具体结构的图。

图3是表示实施方式2所涉及的光学装置的具体结构的图。

图4是表示实施方式3所涉及的光学装置的概略结构的图。

图5是表示实施方式3所涉及的光学装置的具体结构的图。

图6是表示实施方式4所涉及的光学装置的具体结构的图。

具体实施方式

(本公开的概要)

本公开的一个方式所涉及的光学装置具备：第一光源，射出第一波段的第一光；第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光；第一偏振光分束器；第二偏振光分束器；分束器；第一偏振光部，变更经过的光的偏振光状态；第一摄像部，对所述第一波段具有灵敏度；以及，第二摄像部，对所述第二波段具有灵敏度，所述第一偏振光分束器、所述第一偏振光部以及所述分束器依次被配置于所述第一光的光路上，所述第二偏振光分束器以及所述分束器依次被配置于所述第二光的光路上，在所述第一摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第一光被物体反射而产生的第一反射光中的、依次经过了所述分束器、所述第一偏振光部以及所述第一偏振光分束器的光，在所述第二摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第二光被所述物体反射而产生的第二反射光中的、依次经过了所述分束器以及所述第二偏振光分束器的光，所述分束器使所述第一光以及所述第一反射光的组和所述第二光以及所述第二反射光的组之中的一方的组透过，并且反射另一方的组。

这样，经过了偏振光分束器的反射光分别入射到第一摄像部和第二摄像部。偏振光分束器能够向各摄像部射出除了成为噪声的基础的镜面反射光和漫射光中的一方以外的光。因此，能够得到噪声被降低了的多个图像。即，能够提高多个图像各自的SN比(Signal-to-Noise Ratio：信噪比)。

另外，第一光和第二光均通过分束器使光轴对齐并朝向物体射出。即，通过设置分束器，能够使从光学装置射出的多个光的光轴成为同轴。因此，不需要使物体移动，因此能够抑制图像的位置偏移的产生。

另外，来自物体的反射光入射到分束器，并按每个出射光向对应的摄像部射出。即，能够使反射光的光轴与出射光的光轴同轴。由此，能够从正面对物体照射光，并且能够接收该光的反射光。通过从正面照射光，照射到物体的光的面内均匀性变高。

另外，两个系统的光学系统成为同轴，因此也能够实现光学装置的小型化。另外，通过利用偏振光分束器，与使用半透半反镜的情况相比，光的损耗少，也能够有助于降低耗电。

这样，本方式所涉及的光学装置能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像。进而，本方式所涉及的光学装置能够对物体照射面内均匀性高的光，并且也能够有助于装置的小型化及耗电的降低。

另外，例如，所述分束器可以是具有所述第一波段作为透过波段且具有所述第二波段作为反射波段的分色镜。

由此，能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像。进而，本方式所涉及的光学装置能够对物体照射面内均匀性高的光，并且也能够有助于装置的小型化。

另外，例如，所述第一偏振光部也可以是1/4波长板。

由此，能够利用一个部件实现偏振光部的功能，因此光学装置的部件个数减少，能够有助于光学装置的小型化。

另外，例如，也可以是，所述第一偏振光部包括第一法拉第旋转器和第一1/2波长板，所述第一法拉第旋转器及所述第一1/2波长板依次被配置在所述第一光的光路上。

由此，能够通过两个部件实现偏振光部的功能。能够提高偏振光部的结构的自由度。

另外，例如，所述第一摄像部也可以是多光谱相机。

由此，能够按照每个波长对来自物体的反射光进行分光分析。因此，本方式所涉及的光学装置对物体的检查等有用。

另外，例如，所述第二摄像部也可以是对可见光具有灵敏度的相机。

由此，能够得到物体的可见光图像，因此本方式所涉及的光学装置对物体的外观检查等有用。

另外，例如，本公开的一个方式所涉及的光学装置还可以具备变更经过的光的偏振光状态的第二偏振光部，所述第二偏振光部在所述第二光的光路上被配置于所述第二偏振光分束器与所述分束器之间。

由此，能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像。进而，本方式所涉及的光学装置能够对物体照射面内均匀性高的光，并且也能够有助于装置的小型化。

另外，例如，所述第二偏振光部也可以是1/4波长板。

由此，能够利用一个部件实现偏振光部的功能，因此光学装置的部件个数减少，能够有助于光学装置的小型化。

另外，例如，也可以是，所述第二偏振光部包括第二法拉第旋转器和第二1/2波长板，所述第二法拉第旋转器及所述第二1/2波长板依次被配置在所述第二光的光路上。

由此，能够通过两个部件实现偏振光部的功能。能够提高偏振光部的结构的自由度。

此外，例如，第二摄像部可以是多光谱相机。

由此，进行分光分析的波长范围能够成为大范围，因此本方式所涉及的光学装置对更多样的物体的检查等有用。

以下，参照附图对实施方式进行具体说明。

另外，以下说明的实施方式均表示总括性或具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，并不意为限定本公开为此。另外，以下的实施方式中的构成要素中的、独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。

另外，各图是示意图，未必严格地图示。因此，例如，在各图中比例尺等未必一致。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记，省略或简化重复的说明。

另外，在本说明书中，表示相同或一致等要素间的关系性的用语、以及图示的形状、以及数值范围并非仅表示严格意义的表达，而是实质上同等的范围，例如也包含百分之几左右的差异的意义的表达。

另外，在本说明书中，光的“光轴”是指，较长地延伸的光的中心轴。在光的扩散较小的情况下，光轴与光的行进方向以及光路实质上一致。能够将与行进方向正交的假想面中的光的照射区域的中心点沿着行进方向连续地连接而得到的线视为光轴以及光路。

另外，在本说明书中，光的“经过”是指，光的至少一部分入射到成为对象的部件，射出所入射的光的至少一部分。另外，在本说明书中，只要没有特别说明，光的“透过”作为在光“经过”成为对象的部件时其行进方向不变化的情况而使用。

另外，在本说明书中，只要没有特别说明，“第一”、“第二”等序数词并不意味着构成要素的数量或顺序，为了避免混淆同种的构成要素而区分地使用。

(实施方式1)

[1-1.概要]

首先，使用图1对实施方式1所涉及的光学装置的概要进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的光学装置100的概略结构的图。

图1所示的光学装置100朝向对象物190照射出射光L，接收对象物190带来的出射光L的反射光Lr。光学装置100基于接收到的反射光Lr，生成用于对象物190的检查的信息并输出。

具体而言，光学装置100生成并输出物体信息160和图像170。

物体信息160例如是表示对象物190的每个部位的反射光Lr的分光光谱的信息。基于物体信息160，能够进行对象物190的成分分析、或者对象物190所包含的异物的检测等。

另外，图像170是表示对象物190的外观的可见光图像。在图像170中包含表示对象物190的物体图像171。基于物体图像171，能够进行基于对象物190的目视的外观检查等。

此外，对象物190是成为光学装置100的拍摄对象的物体的一例。对象物190例如是食品、药剂或工业产品等，但没有特别限定。

[1-2.构成]

接着，使用图2对本实施方式所涉及的光学装置100的具体结构进行说明。图2是表示本实施方式所涉及的光学装置100的具体结构的图。

如图2所示，光学设备100具有：第一光源111、第二光源112、高光谱相机121、可见光相机122、偏振光分束器131及132、1/4波长板140以及分色镜150。

第一光源111射出第一波段的第一光L1。第一光L1在第一波段内具有发光强度成为最大的峰值波长。第一光L1例如在第一波段的整个区域内具有第一光L1的峰值波长下的强度的10％以上的强度。

第一光L1例如是紫外光。即，第一波段例如是紫外光波段。具体而言，第一波段为100nm以上且380nm以下，但并不限定于此。除了紫外光波段外，或者代替紫外光波段，第一波段还可以包括可见光波段和/或红外光波段。

第一光源111例如是LED(Light Emitting Diode：发光二极管)元件或激光元件，但并不限定于此。第一光源111可以是放电灯。

第二光源112射出第二波段的第二光L2。第二光L2在第二波段内具有发光强度最大的峰值波长。第二光L2例如在第二波段的整个区域内具有第二光L2的峰值波长下的强度的10％以上的强度。

第二光L2例如是可见光。另外，第二光L2也可以包含近红外光或红外光。即，第二波段例如是可见光波段，但也可以包含近红外波段或其以上的长波长的波段。具体而言，第二波段为380nm以上且780nm以下，但并不限定于此。

第二光源112例如是LED元件或激光元件，但不限于此。第二光源112可以是放电灯。

高光谱相机121是在第一波段中具有灵敏度的第一摄像部的一例。具体而言，高光谱相机121是按每个波段取得入射的光的强度的多光谱相机的一例。高光谱相机121能够获取的波段的个数(即，带数)例如为10以上，也可以为100以上。波段的宽度例如为10nm以下，也可以为5nm以下。

高光谱相机121能够获得每个波段的图像数据。基于该图像数据，也能够得到每个像素的分光光谱。例如，图1所示的物体信息160在将横轴设为波长、将纵轴设为信号强度(光的强度)的图表区域中，用实线及虚线分别表示图像数据内的2个像素的分光光谱。通过分光光谱的差异，能够判别每个像素的成分等。

可见光相机122是对第二波段具有灵敏度的第二摄像部的一例。具体而言，可见光相机122是RGB相机等对可见光具有灵敏度的相机。此外，可见光相机122除了可见光以外，或者也可以代替可见光而对红外光(IR)具有灵敏度。

偏振光分束器131是第一偏振光分束器的一例。此外，偏振光分束器是将入射的光分离为S偏振光和P偏振光并向相互不同的方向射出的光学元件。偏振光分束器131反射S偏振光并透过P偏振光。

偏振光分束器132是第二偏振光分束器的一例。偏振光分束器132反射S偏振光并透过P偏振光。

1/4波长板140是变更经过的光的偏振光状态的第一偏振光部的一例。具体而言，1/4波长板140将入射的光的相位错开1/4波长而射出。在本实施方式中，1/4波长板140将线偏振光变换为圆偏振光，并且将圆偏振光变换为线偏振光。

根据入射(或射出)到1/4波长板140的线偏振光的偏振光方向，变更射出(或入射)的圆偏振光的旋转方向。例如，如图2所示，P偏振光的第一光L1经过1/4波长板140而变换为顺时针的圆偏振光的第一光Lc1。与此相对，逆时针的圆偏振光的第一反射光Lrc1经过1/4波长板140，从而被转换为S偏振光的第一反射光Lr1。

分色镜150是使第一光Lc1以及第一反射光Lrc1的组和第二光L2以及第二反射光Lr2的组中的一方的组透过，并且使另一方的组反射的分束器的一例。具体而言，分色镜150具有第一波段以及第二波段中的一方作为透过波段，并且具有第一波段以及第二波段中的另一方作为反射波段。在本实施方式中，分色镜150具有第一波段作为透过波段，并且具有第二波段作为反射波段。分色镜150是根据波长将入射的光分离并向相互不同的方向射出的光学元件。

[1-3.各构成要素的配置]

接着，使用图2对光学装置100所具备的各构成要素的配置进行说明。

如图2所示，偏振光分束器131、1/4波长板140和分色镜150被配置在第一光L1的光路上。在本实施方式中，第一光源111、偏振光分束器131、1/4波长板140以及分色镜150被配置在同一直线上。

在此，第一光L1的光路是指从第一光源111射出到照射到对象物190为止第一光L1的主成分行进的路径。具体而言，第一光L1的光路是图2所示的第一光L1和Lc1行进的路径。第一光L1的光路被分色镜150弯折成直角。即，分色镜150的反射面以相对于第一光L1(第一反射光Lrc1)的行进方向倾斜45°的角度被配置。

高光谱相机121相对于偏振光分束器131和分色镜150排列的直线被配置在偏振光分束器131的侧方。即，连接高光谱相机121和偏振光分束器131的直线与连接偏振光分束器131和分色镜150的直线正交。偏振光分束器131的反射面以相对于第一反射光Lr1(第一光L1)的行进方向倾斜45°的角度被配置。

偏振光分束器132和分色镜150被配置在第二光L2的光路上。在本实施方式中，可见光相机122、偏振光分束器132、分色镜150以及对象物190被配置在同一直线上。另外，分色镜150的反射面以相对于第二光L2(第二反射光Lr2)的行进方向倾斜45°的角度被配置。

第二光源112未配置在偏振光分束器132和分色镜150排列的直线上。第二光源112相对于偏振光分束器132和分色镜150排列的直线被配置在偏振光分束器132的侧方。即，连接第二光源112和偏振光分束器132的直线与连接偏振光分束器132和分色镜150的直线正交。偏振光分束器132的反射面以相对于第二光L2(第二反射光Lr2)的行进方向倾斜45°的角度被配置。

此外，在使用光学装置100时，对象物190被配置于来自光学装置100的出射光L的射出口(未图示)的正面。因此，偏振光分束器132、分色镜150以及对象物190被配置在同一直线上是指，偏振光分束器132、分色镜150以及光学装置100的射出口被配置在同一直线上。

在此，第二光L2的光路是指从第二光源112射出至照射到对象物190为止第二光L2的主成分行进的路径。如图2所示，第二光L2的光路被偏振光分束器132弯折成直角。

光学装置100的各构成要素例如收纳于具有遮光性的外廓壳体的内部。在该外廓壳体设置有朝向对象物190出射光的射出口以及供来自对象物190的反射光入射的入射口。虽然未图示，但射出口和入射口例如是一个开口。

也可以在外廓壳体的内部设置用于吸收成为噪声的主要原因的泄漏光的捕获结构。另外，为了促进泄漏光的吸收，也可以在外廓壳体的内表面形成黑色的光吸收面。

[1-4.光路]

接着，使用图2对光学装置100内的光的光路进行说明。

在图2中，用一个方向的箭头表示各光的行进方向。另外，在一个方向的箭头的附近描绘的双向的箭头表示光是线偏振光。图中的上下方向的箭头表示P偏振光，左右方向的箭头表示S偏振光。同样地，在一个方向的箭头的附近描绘的圆弧形状的箭头表示光是圆偏振光。

在图2中，描绘为第一光Lc1和第二光L2从分色镜150的不同位置朝向对象物190射出。这是为了容易理解地表示各光的路径。实际上，第一光Lc1和第二光L2从大致相同的部位射出。图1所示的出射光L是第一光Lc1和/或第二光L2。即，第一光Lc1的光轴与第二光L2的光轴实质上相同。

同样地，关于第一光Lc1和第一反射光Lrc1，实际上也入射或射出到分色镜150的大致相同的部位。即，第一光Lc1的光轴与第一反射光Lrc1的光轴实质上相同。同样地，第一光L1的光轴与第一反射光Lr1的光轴实质上相同。第二光L2的光轴与第二反射光Lr2的光轴实质上相同。

这样，通过各光的光轴相同，不需要使对象物190移动，因此能够抑制图像的位置偏移的产生。能够从正面对对象物190照射光，并且能够接收该光的反射光。通过从正面照射光，照射到对象物190的光的面内均匀性变高。

另外，在后述的图3、图5及图6中，也与上述同样地图示。

[1-4-1.第一光和第一反射光]

如图2所示，第一光L1从第一光源111射出并入射至偏振光分束器131。偏振光分束器131反射S偏振光并透过P偏振光，因此从偏振光分束器131射出的第一光L1为P偏振光。此外，省略了由偏振光分束器131反射的S偏振光的图示。该S偏振光是泄漏光，例如在光学装置100的外廓壳体的内部被吸收。

从偏振光分束器131射出的第一光L1经过1/4波长板140，由此被转换为圆偏振光的第一光Lc1。圆偏振光的第一光Lc1被分色镜150反射，朝向对象物190射出。

圆偏振光的第一光Lc1被对象物190反射。反射包括镜面反射和漫反射。通过反射，从对象物190产生第一反射光Lrc1。第一反射光Lrc1包含圆偏振光，但该圆偏振光的旋转方向与第一光Lc1相反。这是因为，在圆偏振光被物体镜面反射的情况下，圆偏振光的旋转方向成为相反。第一反射光Lrc1中包含的圆偏振光是基于对象物190的镜面反射的成分(即，镜面反射光)。

此外，第一反射光Lrc1也包含基于对象物190的漫反射的成分(即，漫射光)。在漫反射的情况下，偏振光被破坏，因此第一反射光Lrc1所包含的漫射光的偏振光状态是随机的。

第一反射光Lrc1被分色镜150反射后，经过1/4波长板140。第一反射光Lrc1中包含的圆偏振光被转换为线偏振光。此时，由于第一反射光Lrc1所包含的圆偏振光的旋转方向与第一光Lc1相反，所以经过了1/4波长板140的第一反射光Lr1包含S偏振光作为镜面反射光。另外，第一反射光Lrc1所包含的漫射光即使经过1/4波长板140也保持随机的偏振光状态。

从1/4波长板140射出的第一反射光Lr1入射到偏振光分束器131。偏振光分束器131反射S偏振光并透过P偏振光，因此第一反射光Lr1中的第一镜面反射光Lr11被偏振光分束器131反射并入射到高光谱相机121。第一反射光Lr1中的第一漫射光Lr12直接透过偏振光分束器131。第一漫射光Lr12朝向第一光源111射出，被光学装置100的内表面等吸收。此外，也可以以第一漫射光Lr12不入射到高光谱相机121及可见光相机122的方式设置遮光壁。

这样，第一反射光Lrc1中的、依次经过了分色镜150、1/4波长板140以及偏振光分束器131的第一镜面反射光Lr11入射到高光谱相机121。具体而言，在高光谱相机121中，仅入射作为基于对象物190的镜面反射的成分的第一镜面反射光Lr11。

在此，第一镜面反射光Lr11是比第一漫射光Lr12强的光。因此，如果是对宽波段具有灵敏度的相机(例如，可见光相机122)，则有可能达到传感器的接收极限而信号强度饱和。与此相对，高光谱相机121得到窄波段的每个波段的强度，因此各个波段的光的强度小，信号强度难以饱和。因此，能够提高基于来自对象物190的镜面反射光的图像数据(光谱数据)的SN比。

此外，第一漫射光Lr12也包含来自与对象物190的目标部位不同的部位的光，容易成为噪声的基础。在本实施方式中，第一漫射光Lr12难以入射到高光谱相机121，因此能够提高由高光谱相机121得到的图像数据(光谱数据)的SN比。

[1-4-2.第二光和第二反射光]

如图2所示，第二光L2从第二光源112射出并入射至偏振光分束器132。偏振光分束器132反射S偏振光并透过P偏振光，因此从偏振光分束器132射出的第二光L2为S偏振光。此外，省略了透过偏振光分束器132的P偏振光的图示。该P偏振光是泄漏光，例如在光学装置100的外廓壳体的内部被吸收。

从偏振光分束器132射出的第二光L2透过分色镜150，朝向对象物190射出。

第二光L2被对象物190反射。通过反射，从对象物190产生第二反射光Lr2。第二反射光Lr2包含S偏振光。这是因为在镜面反射的情况下维持线偏振光。第二反射光Lr2中包含的S偏振光是基于对象物190的镜面反射的成分(即，镜面反射光)。

此外，第二反射光Lr2也包含基于对象物190的漫反射的成分(即，漫射光)。在漫反射的情况下偏振光被破坏，因此第二反射光Lr2中包含的漫射光的偏振光状态是随机的，例如包含P偏振光。

第二反射光Lr2透过分色镜150后，入射到偏振光分束器132。偏振光分束器132反射S偏振光并透过P偏振光，因此第二反射光Lr2中的第二漫射光Lr22直接透过偏振光分束器132并入射到可见光相机122。第二反射光Lr2中的第二镜面反射光Lr21被偏振光分束器132反射。第二镜面反射光Lr21朝向第二光源112射出，被光学装置100的内表面等吸收。此外，也可以设置遮光壁，使得第二镜面反射光Lr21不入射到可见光相机122以及高光谱相机121。

这样，在第二反射光Lr2中，依次经过了分色镜150和偏振光分束器132的光入射到可见光相机122。具体而言，由于仅入射基于对象物190的漫反射的成分即第二漫射光Lr22，因此能够生成基于第二漫射光Lr22的可见光图像。

在此，第二镜面反射光Lr21是比第二漫射光Lr22强的光。因此，在入射到可见光相机122的情况下，到达传感器的接收极限，信号强度饱和，容易成为所谓的过曝光的状态。这样，成为噪声的基础的第二镜面反射光Lr21难以入射到可见光相机122，因此能够提高由可见光相机122得到的图像数据的SN比。

(实施方式2)

接着，对实施方式2进行说明。

在实施方式2的光学装置中，与实施方式1相比，偏振光部的结构不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。

[2-1.构成]

图3是表示本实施方式的光学装置200的具体结构的图。如图3所示，光学装置200与图2所示的光学装置100相比，代替1/4波长板140而具备偏振光部240。

偏振光部240是改变经过的光的偏振光状态的第一偏振光部的示例。偏振光部240包含法拉第旋转器241和1/2波长板242。法拉第旋转器241及1/2波长板242在第一光L1的光路上依次配置。

法拉第旋转器241是第一法拉第旋转器的一例。法拉第旋转器241是使入射的光的偏振光方向旋转45°的光学元件。根据光相对于法拉第旋转器241的入射方向，旋转方向相反。因此，如图3所示，第一光L1被转换为经过法拉第旋转器241而顺时针旋转了45°的第一光Lq1。与此相对，从相反方向入射的第一反射光Lrq1被转换为经过法拉第旋转器241而逆时针旋转了45°的第一反射光Lr1。

1/2波长板242是第一1/2波长板的一例。1/2波长板242与法拉第旋转器241同样，是使入射的光的偏振光方向旋转45°的光学元件。另外，1/2波长板242无论光的入射方向如何，旋转方向都是恒定的。因此，如图3所示，第一光Lq1被转换为经过1/2波长板242而顺时针旋转了45°的第一光Ls1。与此相对，从相反方向入射的第一反射光Lrs1被转换为绕作为相同旋转方向的顺时针旋转了45°的第一反射光Lrq1。

另外，法拉第旋转器241及1/2波长板242各自带来的偏振光方向的旋转方向成为与光按照法拉第旋转器241及1/2波长板242的顺序经过的情况(图3所示的第一光L1)相同的方向。因此，第一光L1依次经过法拉第旋转器241以及1/2波长板242，从而成为偏振光方向旋转了90°的光。另一方面，从相反入射的第一反射光Lrs1，法拉第旋转器241抵消1/2波长板242的偏振光方向的旋转。因此，第一反射光Lrs1依次经过1/2波长板242及法拉第旋转器241，从而偏振光方向不变化。

[2-2.光路]

接着，使用图3对光学装置200内的光的光路进行说明。此外，第二光以及第二反射光与实施方式1相同。因此，以下对第一光及第一反射光进行说明。

如图3所示，从第一光源111射出并经过了偏振光分束器131的第一光L1被转换为经过法拉第旋转器241而偏振光方向旋转了45°的第一光Lq1。从法拉第旋转器241射出的第一光Lq1经过1/2波长板242，由此被转换为向相同方向进一步旋转45°的第一光Ls1。这样，P偏振光的第一光L1经过偏振光部240而被转换为S偏振光的第一光Ls1。S偏振光的第一光Ls1被分色镜150反射，朝向对象物190射出。

S偏振光的第一光Ls1被对象物190反射。通过反射，从对象物190产生第一反射光Lrs1。第一反射光Lrs1包括S偏振光。这是因为在镜面反射的情况下维持线偏振光。第一反射光Lrs1所包含的S偏振光是基于对象物190的镜面反射的成分(即，镜面反射光)。

此外，第一反射光Lrs1也包含基于对象物190的漫反射的成分(即，漫射光)。在漫反射的情况下偏振光被破坏，因此第一反射光Lrs1所包含的漫射光的偏振光状态是随机的。

第一反射光Lrs1被分色镜150反射后，经过1/2波长板242而转换为偏振光方向旋转了45°的第一反射光Lrq1。从1/2波长板242射出的第一反射光Lrq1经过法拉第旋转器241，由此被转换为向与1/2波长板242的旋转方向相反的方向旋转了45°的第一反射光Lr1。即，从法拉第旋转器241射出的第一反射光Lr1与入射到1/2波长板242之前的第一反射光Lrs1的偏振光方向相同。

从法拉第旋转器241射出的第一反射光Lr1是与从实施方式1的1/4波长板140射出的第一反射光Lr1相同的偏振光状态。因此，与实施方式1同样地，入射到偏振光分束器131的第一反射光Lr1中的第一镜面反射光Lr11被偏振光分束器131反射而入射到高光谱相机121。第一反射光Lr1中的第一漫射光Lr12直接透过偏振光分束器131。

这样，根据本实施方式的光学装置200，第一反射光Lrs1中的、依次经过了分色镜150、1/2波长板242、法拉第旋转器241以及偏振光分束器131的第一镜面反射光Lr11入射到高光谱相机121。因此，与实施方式1同样地，能够提高基于来自对象物190的镜面反射光的图像数据(光谱数据)的SN比。

(实施方式3)

接着，对实施方式3进行说明。

在实施方式3所涉及的光学装置中，与实施方式1相比，在第二摄像部的结构和新具备第二偏振光部这点上不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。

[3-1.概要]

首先，使用图4对实施方式3所涉及的光学装置的概要进行说明。图4是表示本实施方式的光学装置300的概略结构的图。

图4所示的光学装置300与实施方式1所涉及的光学装置100相比，代替高光谱相机121及可见光相机122而具备紫外光高光谱相机321及可见光高光谱相机322。即，光学装置300具备具有灵敏度的波段不同的2台高光谱相机。

光学装置300生成并输出物体信息360。物体信息360与实施方式1所涉及的物体信息160同样，是表示对象物190的每个部位的反射光Lr的分光光谱的信息。物体信息360表示对于比物体信息160宽的波段的每个像素的分光光谱。例如，物体信息360不仅包括紫外光波段，还包括可见光波段和红外光波段。

由此，能够更高精度地进行对象物190的成分分析、或者对象物190所包含的异物的检测等。

[3-2.构成]

接着，使用图5对本实施方式所涉及的光学装置300的具体结构进行说明。图5是表示本实施方式所涉及的光学装置300的具体结构的图。

如图5所示，光学装置300与图2所示的光学装置100相比，新具备1/4波长板340。另外，如图4所示，光学装置300具备紫外光高光谱相机321和可见光高光谱相机322。

紫外光高光谱相机321是对第一波段具有灵敏度的第一摄像部的一例。紫外光高光谱相机321例如与实施方式1所涉及的高光谱相机121相同。

可见光高光谱相机322是对第二波段具有灵敏度的第二摄像部的一例。可见光高光谱相机322是针对每个波段获取入射的光的强度的多光谱相机的一例。可见光高光谱相机322能够取得的波段的个数(即，带数)例如为10以上，也可以为100以上。波段的宽度例如为10nm以下，也可以为5nm以下。可见光高光谱相机322能够得到每个波段的图像数据。基于该图像数据，也能够得到每个像素的分光光谱。

通过组合分别由紫外光高光谱相机321和可见光高光谱相机322获得的图像数据(光谱数据)，例如，可以获得图4所示的物体信息360。此外，如物体信息360所示，紫外光高光谱相机321及可见光高光谱相机322中的一方也可以在红外光波段中也具有灵敏度。

1/4波长板340是变更经过的光的偏振光状态的第二偏振光部的一例。具体而言，1/4波长板340具有与1/4波长板140相同的功能。1/4波长板340在第二光L2的光路上被配置于偏振光分束器132与分色镜150之间。

[3-3.光路]

接着，使用图5对光学装置300内的光的光路进行说明。此外，第一光以及第一反射光与实施方式1相同。因此，以下对第二光和第二反射光进行说明。

如图5所示，从第二光源112射出并经过偏振光分束器132的第二光L2经过1/4波长板340，由此被转换为圆偏振光的第二光Lc2。圆偏振光的第二光Lc2透过分色镜150，朝向对象物190射出。

圆偏振光的第二光Lc2被对象物190反射。通过反射，从对象物190产生第二反射光Lrc2。第二反射光Lrc2包含圆偏振光，但该圆偏振光的旋转方向与第二光Lc2相反。第二反射光Lrc2中包含的圆偏振光是基于对象物190的镜面反射的成分(即，镜面反射光)。

此外，第二反射光Lrc2也包含基于对象物190的漫反射的成分(即，漫射光)。在漫反射的情况下，偏振光被破坏，因此第二反射光Lrc2所包含的漫射光的偏振光状态是随机的。

第二反射光Lrc2透过分色镜150后，经过1/4波长板340。第二反射光Lrc2中包含的圆偏振光被转换为线偏振光。此时，由于第二反射光Lrc2所包含的圆偏振光的旋转方向与第二光Lc2相反，所以经过了1/4波长板340的第二反射光Lr2包含P偏振光作为镜面反射光。另外，第二反射光Lrc2所包含的漫射光即使经过1/4波长板340也保持随机的偏振光状态，例如包含S偏振光。

从1/4波长板340射出的第二反射光Lr2入射到偏振光分束器132。第二反射光Lr2中的P偏振光的第二镜面反射光Lr21直接透过偏振光分束器132，入射到可见光高光谱相机322。第二反射光Lr2中的第二漫射光Lr22被偏振光分束器132反射。第二漫射光Lr22朝向第二光源112射出，被光学装置300的内表面等吸收。

这样，在第二反射光Lr2中，依次经过了分色镜150、1/4波长板340以及偏振光分束器132的光入射到可见光高光谱相机322。具体而言，由于仅入射基于对象物190的镜面反射的成分即第二镜面反射光Lr21，因此能够进行基于第二镜面反射光Lr21的光谱分析。由此，在可见光高光谱相机322中，也能够提高基于来自对象物190的镜面反射光的图像数据(光谱数据)的SN比。

(实施方式4)

接着，对实施方式4进行说明。

在实施方式4所涉及的光学装置中，与实施方式3相比，两个偏振光部的结构不同。以下，以与实施方式3的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。

图6是表示本实施方式的光学装置400的具体结构的图。如图4所示，光学装置400与图5所示的光学装置300相比，代替1/4波长板140及340各自而具备偏振光部240及440。

偏振光部240与实施方式2所涉及的光学装置200所具备的偏振光部240相同。

偏振光部440是用于改变经过的光的偏振光状态的第二偏振光部的一例。偏振光部440包含法拉第旋转器441和1/2波长板442。法拉第旋转器441及1/2波长板442在第二光L2的光路上依次配置。

法拉第旋转器441是第二法拉第旋转器的一例，具有与法拉第旋转器241相同的功能。具体而言，如图6所示，第二光L2被转换为经过法拉第旋转器441而顺时针旋转了45°的第二光Lq2。与此相对，从相反方向入射的第二反射光Lrq2被转换为经过法拉第旋转器441而逆时针旋转了45°的第二反射光Lr2。

1/2波长板442是第二1/2波长板的一例，具有与1/2波长板242相同的功能。具体而言，如图6所示，第二光Lq2被转换为经过1/2波长板442而顺时针旋转了45°的第二光Lp2。与此相对，从相反方向入射的第二反射光Lrp2被转换为绕作为相同旋转方向的顺时针旋转了45°的第二反射光Lrq2。

如在实施方式2中说明的那样，即使将实施方式1所涉及的1/4波长板140置换为法拉第旋转器241以及1/2波长板242，也能够得到与实施方式1同等的效果。与此相同，即使将实施方式3的1/4波长板340置换为法拉第旋转器441以及1/2波长板442，也能够得到与实施方式3同等的效果。

(其他实施方式)

以上，基于实施方式对一个或多个方式的光学装置进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式。只要不脱离本公开的主旨，将本领域技术人员想到的各种变形实施于本实施方式的方式、以及将不同的实施方式的构成要素组合而构建的方式也包含于本公开的范围内。

例如，各实施方式的光学装置也可以具备能够变更反射镜或透镜等光的光路的一个以上的光学部件。例如，可以在光源与偏振光分束器之间设置使光镜面反射的一个以上的反射镜。或者，也可以在相机与偏振光分束器之间、偏振光分束器与分色镜之间、偏振光分束器与1/4波长板或法拉第旋转器之间、1/2波长板与分色镜之间、或者法拉第旋转器与1/2波长板之间等配置一个以上的光学部件。由于光路的设计自由度提高，因此光学装置所具备的各部件的配置的自由度也提高。由此，能够有助于光学装置的小型化。

另外，例如，在实施方式4中，偏振光部240和440也可以分别不包含法拉第旋转器241和441。即，偏振光部240和440也可以分别仅包含1/2波长板242和442。在该情况下，光学装置400具备作为分束器的一例的偏振光分束器来代替分色镜150。

在该情况下，偏振光分束器被配置为倾斜45°，以反射P偏振光向顺时针旋转45°的线偏振光，并且使S偏振光向顺时针旋转45°的线偏振光透过。或者，也可以使偏振光分束器131及132各自向相同的方向倾斜45°而配置。

另外，上述的各实施方式能够在权利要求书或其均等的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。

[工业上的可用性]

本公开能够作为能够得到不易产生图像的位置偏移且噪声被降低了的多个图像的光学装置来利用，例如能够用于物品的检查装置等。

符号说明

100、200、300、400光学装置

111第一光源

112第二光源

121高光谱相机

122可见光相机

131、132偏振光分束器

140、340 1/4波长板

150分色镜

160、360物体信息

170图像

171物体图像

190对象物

240、440偏振光部

241、441法拉第旋转器

242、442 1/2波长板

321紫外光高光谱相机

322可见光高光谱相机

L出射光

L1、Lc1、Lq1、Ls1第一光

L2、Lc2、Lp2、Lq2第二光

Lr反射光

Lr1、Lrc1、Lrq1、Lrs1第一反射光

Lr11第一镜面反射光

Lr12第一漫射光

Lr2、Lrc2、Lrp2、Lrq2第二反射光

Lr21第二镜面反射光

Lr22第二漫射光

Claims (10)

1.一种光学装置，具备：

第一光源，射出第一波段的第一光；

第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光；

第一偏振光分束器；

第二偏振光分束器；

分束器；

第一偏振光部，变更经过的光的偏振光状态；

第一摄像部，对所述第一波段具有灵敏度；以及，

第二摄像部，对所述第二波段具有灵敏度，

所述第一偏振光分束器、所述第一偏振光部以及所述分束器依次被配置在所述第一光的光路上，

所述第二偏振光分束器以及所述分束器依次被配置在所述第二光的光路上，

在所述第一摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第一光被物体反射而产生的第一反射光中的、依次经过了所述分束器、所述第一偏振光部以及所述第一偏振光分束器的光，

在所述第二摄像部中，入射通过从所述分束器射出的所述第二光被所述物体反射而产生的第二反射光中的、依次经过了所述分束器以及所述第二偏振光分束器的光，

所述分束器使所述第一光以及所述第一反射光的组和所述第二光以及所述第二反射光的组之中的一方的组透过，并且反射另一方的组。

2.根据权利要求1所述的光学装置，

所述分束器是具有所述第一波段作为透过波段且具有所述第二波段作为反射波段的分色镜。

3.根据权利要求1或2所述的光学装置，

所述第一偏振光部是1/4波长板。

4.根据权利要求1或2所述的光学装置，

所述第一偏振光部包括第一法拉第旋转器和第一1/2波长板，

所述第一法拉第旋转器及所述第一1/2波长板依次被配置在所述第一光的光路上。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的光学装置，

所述第一摄像部是多光谱相机。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的光学装置，

所述第二摄像部是对可见光具有灵敏度的相机。

7.根据权利要求1～5中的任一项所述的光学装置，

还具备变更经过的光的偏振光状态的第二偏振光部，

所述第二偏振光部在所述第二光的光路上被配置在所述第二偏振光分束器与所述分束器之间。

8.根据权利要求7所述的光学装置，

所述第二偏振光部是1/4波长板。

9.根据权利要求7所述的光学装置，

所述第二偏振光部包括第二法拉第旋转器和第二1/2波长板，

所述第二法拉第旋转器及所述第二1/2波长板依次被配置在所述第二光的光路上。

10.根据权利要求7～9中的任一项所述的光学装置，

所述第二摄像部是多光谱相机。