CN205844655U - 具有同轴照明的低杂光成像装置 - Google Patents
具有同轴照明的低杂光成像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205844655U CN205844655U CN201620427475.3U CN201620427475U CN205844655U CN 205844655 U CN205844655 U CN 205844655U CN 201620427475 U CN201620427475 U CN 201620427475U CN 205844655 U CN205844655 U CN 205844655U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- lens set
- veiling glare
- illuminating
- coaxial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 230000004313 glare Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 84
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 8
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 6
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 206010052128 Glare Diseases 0.000 description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
Abstract
本实用新型涉及一种能够大幅减少杂光对成像光线进行干扰的具有同轴照明的低杂光成像装置，包括成像镜片组，所述成像镜片组一侧设有图像接收装置、另一侧设有光学延迟片且成像镜片组与图像接收装置间设有偏振分光镜或成像镜片组中的第一镜片组和第二镜片组间设有偏振分光镜，所述偏振分光镜正下方设有光源。优点：具有同轴照明的低杂光成像装置无论是对镜面类的物体进行采集和拍摄、还是对光线具有散射或反射率非常低的物体进行采集和拍摄，都能够减少杂光对成像光线进行干扰，从而大大的提高了图像的辨识度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能够大幅减少杂光对成像光线进行干扰的具有同轴照明的低杂光成像装置，属于光电设备制造领域。
背景技术
目前市面上的同轴光照明成像系统，由成像镜片组、光源和图像接收装置构成，所述成像镜片组的一侧设有图像接收装置和半反半透镜，或所述成像镜片组中的第一镜片组和第二镜片组间设有半反半透镜且半反半透镜下方设有光源。这种同轴光照明成像系统中的半反半透镜由于制造工艺缺陷也能起到很低效率的偏振分光效果，但其主要是对对混合光线起到半反半透的作用（即其对混合光线的半反半透效率要高于其对混合光的偏振分光效率）。在光源发出的混合光线照在半反半透镜面上时，混合光线中的一半光线在穿透半反半透镜后损耗，另外一半光线经半反半透镜反射后穿过第一镜片组照在物体上，照在物体上的光线经物体反射穿过第一镜片组并照在半反半透镜上，经物体反射光线中的一半光线经半反半透镜的反射而损耗、另一半光线在穿过半反半透镜后通过第二镜片组聚焦在像面上形成有效成像光线。该种同轴光照明成像系统的缺陷在于，当光源发出的混合光线照在半反半透镜面上后，其中一半的光线本来要全部穿透第一镜片组照在物体上的，可第一镜片组是由一片或多片镜片组成的成像系统，每个玻璃片和空气接触的表面都对光线具有一定的反射率，这种反射率在不镀膜的情况下可以高达3%-6%，在镀膜的情况下也只能限制到0.3%-0.5%间，这些原本应照在物体上而被第一镜片组直接反射的光线其中一半的光线透过半反半透镜、穿过第二镜片组照在像面上，这些照在像面上的光线其不带有任何被拍摄的物体的信息，在像面上形成了背景杂光，由于杂光的分布、亮度都和物体无关，而是由结构中除被拍摄的物体外的其他所有固定结构决定的，也就是说分布和亮度都是固定的。当物体是镜面时，照在物体上的光线能最大比例地被反射并依次通过第一镜片组、半反半透镜和第二镜片组聚焦到像面上而形成有效的成像光线，虽然该有效的成像光线强于与杂光，但是由于杂光干扰较大只能勉强形成可辨识的混合图像。当物体为散射面或反射率非常低时，由于杂光亮度分布固定，有效图像的光线变得很弱，甚至图像上杂光远大于有效光线，这时图像的效果就非常差，如果整个光学系统用于测量和识别，精度和识别能力就会大幅度降低。
实用新型内容
设计目的：为避免背景技术中的不足，设计一种能够大幅减少杂光对成像光线进行干扰的具有同轴照明的低杂光成像装置。
设计方案：为实现上述设计目的。1、所述成像镜片组一侧设有图像接收装置、另一侧设有光学延迟片且成像镜片组与图像接收装置间设有偏振分光镜或成像镜片组中的第一镜片组和第二镜片组间设有偏振分光镜且偏振分光镜的正下方设有光源的设计，是本实用新型的主要技术特征之一。这样设计的目的在于：一是当采集和拍摄对象的物体为镜面或其他具有反射率的但不会破坏光线偏振态的物体，在光源产生的混合光线照在偏振分光镜时，混合光线中的偏振方向平行于纸面的P光在经偏振分光镜透射后损耗，偏振方向垂直于纸面的S光在经偏振分光镜反射后依次穿过第一镜片组和光学延迟片，S光在穿过光学延迟片后形成圆偏振光，圆偏振光在经物面反射后再次穿过光学延迟片形成P光，之后P光依次穿过第一镜片组、偏振分光镜和第二镜片组聚焦在像面，形成有效的成像光线，而光源发出的混合光线在照在偏振分光镜上，P光透射损耗，S光反射穿过第一镜片组时第一镜片组上所有镜片和空气接触的面也会将部分S光直接反射回去，但是第一镜片组对反射后S光的偏振状态改变非常小，反射的光线（即绝大部分为S光）照回到偏振分光镜上后，光线中占绝大多数的S光就反射损耗掉了，只有极少数的光线的穿透偏振分光镜并穿过第二镜片组最终到达像面，形成杂光，由于这些杂光非常弱甚至很难用肉眼从最终图像上观察到（即杂光对有效的成像光线干扰甚微），从而提高了镜面或其他具有反射率的但不会破坏圆偏振光的物体被采集和拍摄后的图像辨识度；二是当采集和拍摄对象的物体为会破坏圆偏振光的偏振态并使圆偏振光成为普通混合光线的物体，在光源产生的混合光线照在偏振分光镜时，混合光线中的P光在经偏振分光镜透射后损耗，S光在经偏振分光镜反射后依次穿过第一镜片组和光学延迟片，S光在穿过光学延迟片后形成圆偏振光，圆偏振光照射到物面后形成混合光线，混合光线经物面反射后依次穿过光学延迟片和第一镜片组（混合光线经过延迟片后即使不同偏振态的相位差改变仍为混合光线），之后混合光线照在偏振分光镜上且混合光线中的S光在经偏振分光镜反射损耗掉了、P光在经偏振分光镜透射后穿过第二镜片组聚焦在像面，形成有效的成像光线，而光源发出的混合光线在照在偏振分光镜上，P光透射损耗，S光反射穿过第一镜片组时第一镜片组上所有镜片和空气接触的面也会将部分S光直接反射回去，但是第一镜片组对反射后S光的偏振状态改变非常小，反射的光线（即绝大部分为S光）照回到偏振分光镜上后，光线中占绝大多数的S光就反射损耗掉了，只有极少数的光线的穿透偏振分光镜并穿过第二镜片组最终到达像面，形成杂光，由于这些杂光非常弱甚至很难用肉眼从最终图像上观察到（即杂光对有效的成像光线干扰甚微），从而使得具有同轴照明的低杂光成像装置对会破坏圆偏振光并使圆偏振光成为普通混合光线的物体在采集和拍摄后也具有高质量的图像辨识度。2、所述偏振分光镜由表面有微结构的玻璃构成，或由表面有一层薄膜且薄膜上设有微结构的玻璃构成的设计，是本实用新型的主要技术特征之二。这样设计的目的在于：偏振分光镜的分光面为微结构，微结构对混合光线中P光和S光具有较高的分光效率，尤其是S光其对S光的反射率能达到99.5%以上。3、所述偏振分光镜由两块三角棱镜胶合构成，且其中一块棱镜的胶合面上镀多层光学膜的设计，是本实用新型的主要技术特征之三。这样设计的目的在于：所述偏振分光镜由两块三角棱镜胶合构成，且其中一块棱镜的胶合面上镀多层光学膜，这种结构不仅能对混合光线中P光和S光具有较高的分光效率，尤其是S光其对S光反射可以达到99.5%以上，而且能够确保分光面的制造精度。4、所述光学延迟片为波片且通过波片后的光线的两个不同偏振分量由于延迟量不同会形成相位差，相位差为使用光线的波长中其中一个波长的1/8-3/8之间或5/8-7/8之间的设计，是本实用新型的主要技术特征之四。这样设计的目的在于：光学延迟片为波片，这样不仅能够使得P、S这类线偏振光穿过波片后能够形成圆偏振光，而且能够使得P、S这类线偏振光在两侧（两侧）穿过波片后遇到不破坏光线偏振态的物体反射回来再次穿过此波片后偏振方向旋转90度或线偏振光穿过波片后遇到破坏偏振态的物体后反射回来的混合光线再次穿透此波片后虽然改变了不同偏振态的相位差但仍为混合光线。
技术方案：一种具有同轴照明的低杂光成像装置，包括成像镜片组，所述成像镜片组一侧设有图像接收装置、另一侧设有光学延迟片且成像镜片组与图像接收装置间设有偏振分光镜或成像镜片组中的第一镜片组和第二镜片组间设有偏振分光镜，所述偏振分光镜正下方设有光源。
本实用新型与背景技术相比，具有同轴照明的低杂光成像装置无论是对镜面类的物体进行采集和拍摄、还是对光线具有散射或反射率非常低的物体进行采集和拍摄，都能够减少杂光对成像光线进行干扰，从而大大的提高了图像的辨识度。
附图说明
图1是具有同轴照明的低杂光成像装置（偏振分光镜位于成像镜片组中的第一镜片组和第二镜片组间）的结构示意图。
图2是具有同轴照明的低杂光成像装置（偏振分光镜位于成像镜片组一侧）的结构示意图。
图3是具有同轴照明的低杂光成像装置对不会破坏偏振态的物体进行采集和拍摄时的光线走向示意图。
图4是具有同轴照明的低杂光成像装置对为会破坏偏振态的物体进行采集和拍摄时的光线走向示意图。
图5为图4中各种光线的表示示意图，其中A为P光（偏振方向平行于纸面）的示意图、B为S光（偏振方向垂直于纸面）的示意图、C为普通混合光线的示意图、D为圆偏振光的示意图。
图6是偏振分光镜（由表面有微结构的玻璃构成）的结构示意图。
图7是偏振分光镜（由表面有一层薄膜且薄膜上设有微结构的玻璃构成）的结构示意图。
图8是偏振分光镜（由表面镀多层光学膜的玻璃构成）的结构示意图。
图9是偏振分光镜（由两块三角棱镜胶合构成）的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-图9。一种具有同轴照明的低杂光成像装置，包括成像镜片组1，所述成像镜片组1为由第一镜片组11和第二镜片组12组成的成像系统，成像镜片组1使物方物面上的点和像面近似共轭，所述成像镜片组1一侧设有图像接收装置2、另一侧设有光学延迟片3且成像镜片组1与图像接收装置2间设有偏振分光镜4或成像镜片组1中的第一镜片组11和第二镜片组12间设有偏振分光镜4，所述偏振分光镜4正下方设有光源5。所述图像接收装置2为光电接收装置。所述偏振分光镜4由表面有微结构42的玻璃41构成，或由表面有一层薄膜43且薄膜43上设有微结构42的玻璃41构成。即偏振分光镜4的分光面为微结构。所述偏振分光镜4由表面镀多层光学膜42’的玻璃41’构成。即偏振分光镜4的分光面为镀膜。所述偏振分光镜4由两块三角棱镜41”胶合构成，且其中一块棱镜41”的胶合面上镀多层光学膜42”。所述光学延迟片3为波片且通过波片后的光线的两个不同偏振分量由于延迟量不同会形成相位差，相位差为使用光线的波长中其中一个波长的1/8-3/8之间或5/8-7/8之间。所述光学延迟片3为波片且通过波片后的光线的两个不同偏振分量由于延迟量不同会形成相位差，相位差为使用光线的波长中其中一个波长的1/4。所述光源5为发光物体，或为由发光物体和光学元件组成的光学模组。所述光源5内的发光源为LED、气体放电灯等。所述成像镜片组1中的第一镜片组11和第二镜片组12在光学上对中。所述第一镜片组11和第二镜片组12分别由一个光学镜片或多个光学镜片组成。偏振分光镜4左侧为第二镜片组12和图像接收装置2，或只有图像接收装置2；偏振分光镜4下方为光源5。偏振分光镜4下方的所有组件和分光镜左方的所有组件可以相对偏振分光镜4的分光面镜像调换位置，且这种镜像是光学上的。当采集和拍摄对象的物6为镜面或其他具有反射率的但不会破坏圆偏振光的物体，在光源5产生的混合光线照在偏振分光镜4时，混合光线中的P光在经偏振分光镜4透射后损耗，S光在经偏振分光镜4反射后依次穿过第一镜片组11和光学延迟片3，S光在穿过光学延迟片3后形成圆偏振光，圆偏振光在经物面反射后再次穿过光学延迟片3形成P光（S光穿过2次1/4波片或一次1/2波片可以使偏振方向旋转90度变为P光），之后P光依次穿过第一镜片组11、偏振分光镜4和第二镜片组12聚焦在像面（即图像接收装置2），形成有效的成像光线，而光源5产生的混合光线照在偏光镜4上反射的S光经过第一镜片组11反射形成的杂光在再次经过偏光4时反射损耗掉了；当采集和拍摄对象的物4为会破坏圆偏振光并使圆偏振光成为普通混合光线的物体，在光源5产生的混合光线照在偏振分光镜4时，混合光线中的P光在经偏振分光镜4透射后损耗，S光在经偏振分光镜4反射后依次穿过第一镜片组11和光学延迟片3，S光在穿过光学延迟片3后形成圆偏振光，圆偏振光照射到物面后形成混合光线，混合光线经物面反射后依次穿过光学延迟片3和第一镜片组11，之后混合光线照在偏振分光镜4上且混合光线中的S光在经偏振分光镜4反射损耗、P光在经偏振分光镜4透射后穿过第二镜片组12聚焦在像面（即图像接收装置2），形成有效的成像光线，而光源5产生的混合光线照在偏光镜4上反射的S光经过第一镜片组11反射形成的杂光在再次经过偏光4时反射损耗掉了。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有同轴照明的低杂光成像装置，包括成像镜片组（1），其特征是：所述成像镜片组（1）一侧设有图像接收装置（2）、另一侧设有光学延迟片（3）且成像镜片组（1）与图像接收装置（2）间设有偏振分光镜（4）或成像镜片组（1）中的第一镜片组（11）和第二镜片组（12）间设有偏振分光镜（4），所述偏振分光镜（4）正下方设有光源（5）。
2.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述偏振分光镜（4）由表面有微结构（42）的玻璃（41）构成，或由表面有一层薄膜（43）且薄膜（43）上设有微结构（42）的玻璃（41）构成。
3.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述偏振分光镜（4）由表面镀多层光学膜（42’）的玻璃（41’）构成。
4.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述偏振分光镜（4）由两块三角棱镜（41”）胶合构成，且其中一块棱镜（41”）的胶合面上镀多层光学膜（42”）。
5.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述光学延迟片（3）为波片且通过此波片的光线的不同偏振分量延迟量不同形成的相位差为使用光线的波长中其中一个波长的1/8至3/8或为使用光线的波长中其中一个波长的5/8至7/8。
6.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述光学延迟片（3）为波片且通过此波片的光线的不同偏振分量延迟量不同形成的相位差为使用光线的波长中其中一个波长的1/4。
7.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述光源（5）为发光物体，或为由发光物体和光学元件组成的光学模组。
8.根据权利要求1或7所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述光源（5）内的发光源为LED、气体放电灯。
9.根据权利要求1所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述成像镜片组（1）中的第一镜片组（11）和第二镜片组（12）在光学上对中。
10.根据权利要求1或9所述的具有同轴照明的低杂光成像装置，其特征是：所述第一镜片组（11）和第二镜片组（12）分别由一个光学镜片或多个光学镜片组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620427475.3U CN205844655U (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 具有同轴照明的低杂光成像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620427475.3U CN205844655U (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 具有同轴照明的低杂光成像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205844655U true CN205844655U (zh) | 2016-12-28 |
Family
ID=57627341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620427475.3U Expired - Fee Related CN205844655U (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 具有同轴照明的低杂光成像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205844655U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106773034A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-31 | 浙江大学 | 主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置 |
-
2016
- 2016-05-12 CN CN201620427475.3U patent/CN205844655U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106773034A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-31 | 浙江大学 | 主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104820335B (zh) | 光源光学系统、使用其的光源装置及图像显示装置 | |
| DE602005001720T2 (de) | Beleuchtungssystem mit Anordnung zur Polarisationswandlung | |
| CN105372256A (zh) | 表面检测系统及方法 | |
| CN203274728U (zh) | 一种基于半五棱镜和屋脊棱镜的光学显示棱镜结构 | |
| CN107678166A (zh) | 增强现实显示装置 | |
| WO2019148925A1 (zh) | 一种四直角反射镜增光程系统 | |
| CN110044929B (zh) | 一种基于暗场照明的曲面玻璃次表面缺陷检测装置 | |
| CN209674115U (zh) | 反射式实时红外偏振双分离成像光学系统 | |
| CN104197865B (zh) | 一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法 | |
| US9664988B2 (en) | Light source system with light coupling module and display apparatus comprising the same | |
| CN104345577A (zh) | 对准装置 | |
| CN205844655U (zh) | 具有同轴照明的低杂光成像装置 | |
| CN106918921A (zh) | 一种基于复眼透镜的激光显示起偏匀场整形装置 | |
| CN101408680A (zh) | 四程放大系统远场监视装置及其准直方法 | |
| US20060176558A1 (en) | Polarization filter utilizing Brewster's angle | |
| DE102011087184A1 (de) | Projektionsvorrichtung und verfahren zum betreiben einer projektionsvorrichtung | |
| TW201303375A (zh) | 光學極性轉換系統 | |
| CN105911715A (zh) | 一种高消光比的偏振分光装置 | |
| CN103592766B (zh) | 一种用于增强激光亮度的光学组件及高频脉冲激光光源 | |
| TW201100864A (en) | Hybrid light source system | |
| CN205844736U (zh) | 一种三维投影光调制装置 | |
| US11366376B2 (en) | High-efficiency illumination system for LCD projector and projection method thereof | |
| US11711498B2 (en) | Efficient conjugate illumination system for LCD projector and projection method thereof | |
| CN211236531U (zh) | 一种能消除自身杂散光的镜头 | |
| CN108205233A (zh) | 高光效lcos投影机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161228 |