有很多机器视觉检测对象物体的表面会发出杂乱眩光,如抛光金属表面、烟盒、晶片等。
这会严重影响成像质量,降低机器视觉检测特征的对比度。
为了减弱或者消除杂散光、眩光等干扰,很多视觉检测、测量、定位等系统构建时需要搭配偏振镜来使用。
下面,我们就简单的介绍一下偏振镜的光学原理和应用。
光是一定波段范围的电磁波,是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。
我们的眼睛能够看到的只是电磁波中的一个很小的波长范围,即纳米到纳米左右,这个范围的电磁波称为可见光。
电磁波的振动方向与传播方向是垂直的,我们称之为横波。
横波就必然有偏振的问题。
由于和光学发展历史有关的原因,人们常把磁矢量的方向叫做偏振方向,并把磁矢量的传播方向所决定的平面叫做偏振面。
1)自然光:虽然光从本质上来说是偏振的,但是自然界的大多数情况下,光表现出非偏振的。这是因为我们所看到的自然光(如太阳光,灯光)是由许多光波串组成的。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,不断变化着的。在我们的观察时间段里,在任何一个方向上都没有优势。这就是自然光,也叫非偏振光。
2)线偏振光:让自然光通过一个偏振器件后,只有一个方向的偏振光能够通过这个器件,我们就得到了线偏振光。线偏振光的振动方向是确定的。
3)部分偏振光:如果线偏振光中混有一部分自然光,也就是说,这种光包含着各种方向的偏振光,而在某一方向的上体现出偏振的优势。这就是部分偏振光。
4)圆偏振光:这种光的偏振方向是有规律的旋转着的。而光矢量在旋转过程中的强度是保持一定的。也就是光矢量是沿着一个圆旋转的。这就是圆偏振光。在我们的观察时间段中平均后,圆偏振光看上去是与自然光一样的。但是圆偏振光的偏振方向是按一定规律变化的,而自然光的偏振方向变化是随机的,没有规律的。
5)椭圆偏振光:这种光的偏振方向也是在规律的旋转着的,但是它的光矢量在旋转过程中强度也在变化。也就是光矢量是沿着一个椭圆旋转的。椭圆偏振光在观察时间段里平均后的结果与部分偏振光相似。但是与部分偏振光不同,它的偏振方向以及光矢量的大小是按一定规律变化的。
偏振镜的作用
最简单的解释:可以滤除反光。自然光从光源发射出来,被物体的表面反射以后,光的属性就被偷偷改变了,我们将这种光叫做偏振光。人的眼睛无法辨识偏振光和自然光的不同,所以我们不能直观“看到”这个变化。但偏振镜就像是一个过滤器,它允许自然光通过,却可以拦截一些偏振光,这样就可以人为去除“反光”的影响。
偏振镜的使用方法
偏振镜通常由两个铁环组成,一个铁环可以安装在镜头的前方,拧紧后就不再运动,另一个则承载着一片玻璃,在铁环拧紧之后,它仍然可以自由旋转。
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