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偏振镜光学道理和在机械视觉中的利用

2011-03-15 giai

有好多机械视觉检测对象物体的表表会发出杂乱的眩光(如抛光金属表表、烟河注晶片等),这会严沉影响成像质量,降低机器视觉检测特点的对比度。为了减弱或者解除杂散光、眩光等滋扰,在好多视觉检测、丈量、定位等系统构建时,我们在镜头前面必要搭配偏振韭反使用。我们单一的看两幅成效图,以下图片是在同样的功夫,同样的相机参数情况下拍摄的。分歧点就在于一个没有使用偏振镜,下面的图片拍摄时选取了高质量德国schneider的偏振镜片。成效之区别了如指掌。

偏振镜光学道理和在机械视觉中的利用

偏振镜光学道理

下面,我们就单一的介绍一下偏振镜的光学道理和利用。

 

光是肯定波段领域的电磁波,是由与传布方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。凯时尊龙人生就是博眼睛可能看到的只是电磁波中的一个很幼的波长领域,即380纳米到780纳米左右,这个领域的电磁波称为可见光。电磁波的振动方向与传布方向是垂直的,我们称之为横波。横波就必然有一个偏振的问题。由于和光学发展汗青有关的原因,人们常把磁矢量的方向叫做偏振方向,并把磁矢量的传布方向所决定的平面叫做偏振面。

滤光片

 

天然光:固然光从性质上来说是偏振的,但是天然界的大无数情况下,光阐发出非偏振的。这是由于我们所看到的天然光(如太阳光,灯光)是由很多光波串组成的。这些光波串中每一串都是偏振的,但是它们的偏振方向是随机的,不休变动着的。在凯时尊龙人生就是博观察功夫段里均匀后,在职何一个方向上都没有优势。这就是天然光,也叫非偏振光。

 

线偏振光:让天然光通过一个起偏振器件后,只有一个方向的偏振光可能通过这个器件,我们就得到了线偏振光。线偏振光的振动方向是确定的。

 

部吩飓振光:若是线偏振光中混有一部门天然光,也就是说,这种光蕴含着各类方向的偏振光,而在某一方向的上体现出偏振的优势。这就是部吩飓振光。

 

圆偏振光:这种光的偏振方向是有法规的旋转着的。而光矢量在旋转过程中的强度是维持肯定的。也就是光矢量是沿着一个圆旋转的。这就是园偏振光。在凯时尊龙人生就是博观察功夫段中均匀后,圆偏振光看上去是与天然光一样的。但是圆偏振光的偏振方向是按肯定法规变动的,而天然光的偏振方向变动是随机的,没有法规的。

 

椭园偏振光:这种光的偏振方向也是在法规的旋转着的,但是它的光矢量在旋转过程中强度也在变动。也就是光矢量是沿着一个椭园旋转的。椭园偏振光在观察功夫段里均匀后的了局与部吩飓振光类似。但是与部吩飓振光分歧,它的偏振方向以及光矢量的大幼是按肯定法规变动的。

滤光片

用偏振滤镜能够解除水面、玻璃面和其他非金属表表反射光,这是由于在这些介面上反射光的偏振状态产生了变动。

 

       我们各人都知路,光在分歧折射率的介质的界面上会产生反射和折射。入射角与反射角、折射角的关系别离遵从反射定律和折射定律。在非金属的界面上,当入射光线与折射光线成直角时,反射光线将是线偏振光,这就是有名的布儒斯特道理。此时的入射角就称为布儒斯特角。从下图能够看出,当光线从空气(介质1,严格地说应该是真空)射入介质2时,布儒斯特角的正切值蹬宗介质2的折射率n。由于介质的折射率是与光波长有关的,对同样的介质,布儒斯特角的大幼也是与光波长有关的。以光学玻璃折射率1.4-1.9推算,布儒斯特角约莫为54-62度左右。当入射角偏离布儒斯特角时,反射光将是部吩飓振光。


滤光片

园偏振镜是由一块线偏振镜和一块四分之一波片组成的。四分之一波片是用一种各向异性介质做成的。光在这种介质中传布时,能够分化为两种光矢量相互垂直的线偏振光,一种称为寻常光线(Ordinary light,O光),另一种称为极度光线(Extra-ordinary light,E光)。这两种光在介质中的传布速度是分歧的。当一束线偏振光以适当的方向(即偏振方向与O光、E光方向均成45度)射入这种介质中时,就能分化成强度相称的O光和E光在介质中传布(如下图,红色矢量暗示入射偏振光方向,振动着的红点别离暗示O光和E光方向)。

滤光片

由于O光与E光在各向异性介质中的传布速度分歧,入射时线偏振光分化成的O光与E光是同相位的。经过一段距离的传布后,O光与E光之间就会产生肯定的相位差。

滤光片

滤光片

但是,若是O光与E光之间的位相差不是90度,则合成的光就会是分歧椭园度的椭园偏振光(或者线偏振光)。下图列出了几种分歧位相差时的情况。

滤光片

我们知路,圆周角是360度,相当于一个波长。上述的90度位相差也就相当于四分之一的波长。若是各向异性介质的厚度正好能在O光与E光之间引起90度的位相差,就能把肯定偏振方向的线偏振光“造成”园偏振光。因而我们称其为四分之一波片。若是这种介质的厚度引起了180度的位相差,就会使入射的线偏振光“转过”了90度(下图)。我们称其为半波片。前面说过,园偏振滤镜就是由线偏振镜加上一块四分之一波片组成的,并且,线偏振镜的偏振方向与四分之一波片的O光(或E光)成45度的。

滤光片

标签: 偏振镜
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