光学成像系统和方法以及孔径光阑组合和孔径元件技术方案

本发明专利技术涉及一种光学成像系统和方法以及孔径光阑组合和孔径元件，该光学成像系统包括双折射元件，用于将非偏振光以不同的折射率分解成一第一线偏振光及一第二线偏振光，以分别形成该光学成像系统的第一焦距模式及第二焦距模式；旋光元件，用于在控制信号的作用下调整该第一及第二线偏振光的偏振态；偏光元件，用于滤除偏振态调整后的该第一及第二线偏振光之一，以形成单一成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学成像系统和方法，以及可用于该光学成像系统中的孔径光阑组合和孔径元件。
技术介绍
作为无损检测(non-destructive evaluation, NDE)装置的一种，诸如内窥镜(borescope)、视频内窥镜(videoscope),光纤内窥镜(fiberscope),以及医疗内窥镜(endoscope)等光学检测装置已在工业和医疗领域得到广泛应用。通常，此种光学检测装置用来对难以接近的地方进行探测以确定元件是否被恰当的制造或者组装。在作光学检测时，由于被测的位置可能处于黑暗的环境，光学检测装置通常会通过一个连接有光纤的外部光源或者直接安装在探头末端的光源发射光线来照亮待测对象。在待测对象被照亮后，光学检测装置中的光学成像系统即可以通过图像感测器等成像装置对待测对象进行光学成像，并将获取的图像显示在显示装置或者视频的屏幕上以供视觉检测。为了在具有较大场景范围内对待测对象进行检测，具有固定焦距的光学检测装置的光学成像系统需要进行一定的光学设计，以获得较大的景深(Cbpth of field，D0F)。然而，大景深的透镜系统通常要求较小孔径的光阑(也即较小的透光量)，这样会导致图像变暗，而使得图像的分析变得困难，进一步会导致检测失败或者困难。为了解决此问题，一种方案是在光学检测装置中采用多组光学检测探头(tips)，其中一些探头特别用来对近距离物体进行检测，而另外一些探头特别用来对中远距离的物体进行检测。然而，重复在这些探头之间切换一方面比较耗时，另一方面也会降低检测的精度，也不方便用户使用。因此，有必要提供一种光学成像系统和方法来解决上述的技术问题。
技术实现思路
现在归纳本专利技术的一个或多个方面以便于本专利技术的基本理解，其中该归纳并不是本专利技术的扩展性纵览，且并非旨在标识本专利技术的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本专利技术的一些概念。本专利技术的一个方面在于提供一种光学成像系统，包括双折射兀件，用于将非偏振光以不同的折射率分解成一第一线偏振光及一第二线偏振光，以分别形成该光学成像系统的第一焦距模式及第二焦距模式；旋光元件，用于在控制信号的作用下调整该第一及第二线偏振光的偏振态；及偏光元件，用于滤除偏振态调整后的该第一及第二线偏振光之一，以形成单一成像。本专利技术的另一个方面在于提供一种光学成像方法，包括将待测对象反射或散射的非偏振光以不同的折射率分解成一第一线偏振光及一第二线偏振光，以分别形成一光学成像系统的第一焦距模式及第二焦距模式；调整该第一及第二线偏振光的偏振态；及滤除偏振态调整后的该第一及第二线偏振光之一，以形成单一成像。本专利技术的再一个方面在于提供一种孔径光阑组合，包括孔径元件，包括一偏光部及开设在该偏光部中心的开孔部，该偏光部用于滤除具有一第一固定偏振态的线偏振光；旋光元件，用于在控制信号的作用下调整线偏振光的偏振态；及偏光兀件，用于滤除具有一第二固定偏振态的线偏振光；该旋光元件位于该孔径元件与该偏光元件之间。本专利技术的再一个方面还在于提供一种孔径元件，该孔径元件包括一偏光部及在该偏光部中心开设的开孔部，该偏光部用于滤除具有一固定偏振态的线偏振光。本专利技术的光学成像系统及检测方法，通过控制信号例如电压信号切换不同的工作模式以分别对不同位置的待测对象进行光学成像，至少避免了传统的光学检测装置切换不同光学探头而引起的耗时等技术问题，可以快速的实现变焦的技术效果。另外，在更进一步的改良下，通过使用该孔径光阑组合可避免机械切换动作，可以消除传统的机械驱动机构所带来的诸多不良影响，还可以将光学成像系统的结构设计得更加紧凑。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中图1为一种光学检测装置的一种实施方式的模块示意图。图2为本专利技术光学成像系统的第一较佳实施方式结合图像感测器分别在两种状态下的比对示意图。图3为本专利技术光学成像系统的第二较佳实施方式结合图像感测器分别在两种状态下的比对示意图。图4为本专利技术光学成像系统的第三较佳实施方式结合图像感测器分别在两种状态下的比对示意图。图5及图6分别为本专利技术孔径光阑组合的第一较佳实施方式在两种状态下的示意图。图7及图8分别为本专利技术孔径光阑组合的第二较佳实施方式在两种状态下的示意图。图9为用于控制本专利技术孔径光阑组合中的旋光元件的控制电路的较佳实施方式的线路连接示意图。图10至图13分别为本专利技术孔径光阑组合中的孔径元件的四种较佳排列方式的示意图。图14至图16为本专利技术孔径光阑组合中的元件与透明基板之间的三种较佳组合关系的不意图。图17至图19分别为本专利技术孔径光阑组合中的孔径元件的三种较佳实施方式的正面示意图。图20及图21为本专利技术孔径光阑组合的两种较佳实施方式分别应用于两种透镜群组时的示意图。具体实施例方式以下将描述本专利技术的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。图1所示为本专利技术一种实施方式的光学检测装置10的模块示意图。该光学检测装置IO可以包括诸如内窥镜、视频内窥镜、光纤内窥镜、医疗内窥镜、医疗显微镜(healthcare microscope)、手机摄像机(cellphone camera)、计算机视觉摄像机(machinevision camera)及安全监控摄像机(security monitoring camera)等光学检测装置，并被应用到工业或者医疗领域。在一种实施方式中，该光学检测装置10可以用来对难以接近的区域进行无损视觉检测(remote visual inspection)。通过该光学检测装置10获取的数据可以监控和探测边缘损坏(edge breaks),划痕(scratches)以及表面处理凹坑(surfacefinish pits)等。请参阅图1，该光学检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统包括：双折射元件，用于将非偏振光以不同的折射率分解成一第一线偏振光及一第二线偏振光，以分别形成该光学成像系统的第一焦距模式及第二焦距模式；旋光元件，用于在控制信号的作用下调整该第一及第二线偏振光的偏振态；及偏光元件，用于滤除偏振态调整后的该第一及第二线偏振光之一，以形成单一成像。

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统，其特征在于，该光学成像系统包括 双折射兀件，用于将非偏振光以不同的折射率分解成一第一线偏振光及一第二线偏振光，以分别形成该光学成像系统的第一焦距模式及第二焦距模式； 旋光元件，用于在控制信号的作用下调整该第一及第二线偏振光的偏振态；及 偏光元件，用于滤除偏振态调整后的该第一及第二线偏振光之一，以形成单一成像。2.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该光学成像系统还包括一个可变孔径光阑元件，该可变孔径光阑元件至少具有第一孔径尺寸和第二孔径尺寸，该第一孔径尺寸与该光学成像系统的第一聚焦模式对应，该第二孔径尺寸与该光学成像系统的第二聚焦模式对应。3.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该旋光元件分别在两种状态下调整该第一及第二线偏振光的偏振态90度及0度。4.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该双折射元件包括双折射透镜或偏光分光棱镜。5.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该旋光元件选自于下述各种元件组成的群组中的一种法拉第旋光器、光电晶体、波片及液晶。6.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该偏光元件选自于下述各种元件组成的群组中的一种光栅偏光兀件、格兰-泰勒偏光兀件、格兰-汤普森偏光兀件、片堆偏光兀件、洛匈偏光元件、沃拉斯顿偏光元件、以及聚合物偏光薄膜。7.如权利要求1所述的光学成像系统，其中该光学成像系统还包括一个孔径元件，该孔径兀件包括一偏光部及在该偏光部中心开设的开孔部，该偏光部用于滤除具有一固定偏振态的线偏振光，该孔径元件设置于一待测对象与该双折射元件之间或者设置于该旋光元件与偏光元件之间。8.如权利要求7所述的光学成像系统，其中该孔径元件的材料选自于下述各种元件组成的群组中的一种光栅偏光兀件、格兰-泰勒偏光兀件、格兰-汤普森偏光兀件、片堆偏光元件、洛匈偏光...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文G哈丁，宋桂菊，陶立，杨东民，韩杰，翟梓融，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：