一种分布式偏振片、内窥式探头及内窥式偏振成像装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种分布式偏振片、内窥式探头及内窥式偏振成像装置。


背景技术：

2.内窥技术与光学测量技术相结合能够在不破坏检测对象结构的条件下，对受限空间内部真实工况参量进行测量，是揭示受限空间内部参量特征规律的有效途径，因此工业上广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、电子、化学、电力、煤气、原子能以及土木建筑等现代核心工业的各个部门。然而航空和船舶发动机等仪器设备的关键件和重要件大都采用金属结构，而金属结构的表面反射较强，因此采用上述方法进行形貌检测时，由金属结构表面反射引起的背景信号会影响部件表面检测的分辨率与对比度，导致形貌检测不清晰。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种分布式偏振片、内窥式探头及内窥式偏振成像装置，该分布式偏振片可以使得照明光的偏振方向与图像传感器接收光的偏振方向正交，从而消除内窥形貌检测区域的镜面反射与背景干扰，提高表面形貌检测的分辨率与对比度，从而突出样品形貌纹理。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.本技术实施例的第一个方面提供了一种分布式偏振片，包括偏振方向相互垂直的起偏区和检偏区，所述起偏区沿所述检偏区的周向设置且所述起偏区与所述检偏区无缝衔接。
6.本技术实施例提供的分布式偏振片，其起偏区和检偏区的偏振方向垂直，在具体运用时可实现单一方向的入射与反射，从而减少环境光、杂志光和背景光对测试的干扰，当将其运用于内窥成像装置时，通过将照明装置安装在起偏区，成像镜头安装在检偏区，使得探测时的照明光的偏振方向与图像传感器接收光的偏振方向正交，从而消除内窥形貌检测区域的镜面反射与背景干扰，提高表面形貌检测的分辨率与对比度，从而突出样品形貌纹理。
7.可选地，所述检偏区的偏振方向为水平方向。
8.可选地，所述检偏区的偏振方向为竖直方向。
9.可选地，所述检偏区的消光比至少为100：1。
10.可选地，所述检偏区设置为圆形状。
11.可选地，所述起偏区设置为圆环状。
12.本技术实施例的第二个方面提供了一种内窥式探头，包括成像镜头、照明装置、图像传感器以及如上所述的分布式偏振片；
13.所述成像镜头的光学面固定设置于所述分布式偏振片的检偏区，所述图像传感器固定设置于所述成像镜头的像面位置，所述照明装置固定设置于所述分布式偏振片的起偏
区。
14.可选地，所述照明装置对称设置在所述分布式偏振片的起偏区。
15.通过将照明装置对称设置在分布式偏振片的起偏区，可以使得待测样品表面的光照更加均匀，从而使得形貌检测更加准确。
16.可选地，所述照明装置设置为照明光纤。
17.由于内窥成像镜头的运用空间多为狭小区域，因此为进一步减小该内窥成像镜头的体积，本实施例中将照明装置设置为照明光纤。
18.本技术实施例的第三个方面提供了一种内窥式偏振成像装置，包括显示设备以及如上所述的内窥式探头，所述内窥式探头的图像传感器与所述显示设备电连接。
19.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.该分布式偏振片检偏区和起偏区的偏振方向相互垂直，当运用于内窥成像检测时，可以使得照明光的偏振方向与图像传感器接收光的偏振方向正交，从而消除内窥形貌检测区域的镜面反射与背景干扰，降低背景亮度，增强方差，突出形貌纹理。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
22.图1为本实用新型分布式偏振片的俯视图；
23.图2为本实用新型分布式偏振片正视图；
24.图3为本实用新型内窥式探头的结构示意图；
25.图4为本实用新型内窥式偏振成像装置的示意框图。
26.附图中标记及对应的零部件名称：
27.1、分布式偏振片；2、起偏区；3、检偏区；4、成像镜头；5、照明装置；6、图像传感器；7、内窥式探头；8、显示设备。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
29.实施例1
30.本实施例提供了一种用于内窥成像的分布式偏振片，如图1和图2所示，包括共面、共圆心且偏振方向相互垂直的检偏区3和起偏区2，由于内窥成像的探测空间较为狭小且为了与内窥成像装置的成像镜头4相匹配，因此本实施例中的检偏区3设置为直径0.5mm的圆形区域，起偏区2设置为内径0.5mm，外径1mm的圆环，通过上述尺寸的设置，使得该分布式偏振片1的尺寸为毫米量级，以满足大多数有受限区域偏转成像检测的需求。
31.当将其运用于内窥成像装置时，通过将照明装置5安装在起偏区2，成像镜头4安装在检偏区3，使得探测时的照明光的偏振方向与图像传感器6接收光的偏振方向正交，从而消除内窥形貌检测区域的镜面反射与背景干扰，提高表面形貌检测的分辨率与对比度，从而突出样品形貌纹理。
32.其中，值得说明的是，检偏区3的偏振方向和起偏区2的偏振方向并不固定，可以设置为检偏区3的偏振方向为水平方向，起偏区2的偏振方向为竖直方向；也可以设置为检偏区3的偏振方向为竖直方向，起偏区2的偏振方向为水平方向；还可以设置为检偏区3的偏振方向与竖直方向呈45度，起偏区2的偏振方向与水平方向呈负45度等，只要检偏区3的偏振方向和起偏区2的偏振方向相互垂直即可。
33.另外，还需要说明的是，分布式偏振镜的制作方式可以为现有的纳米压印、聚焦粒子束刻蚀以及电子束曝光刻蚀等技术加工而成，本实施例中检偏区3和起偏器均由微纳加工金属线栅构成。且检偏区3的形状、尺寸、起偏区2的形状和尺寸均不固定，可根据实际情况进行设置。
34.进一步地，为了使得探测成像更为清晰，本实施例检偏区3的消光比至少设置为100:1。
35.实施例2
36.本实施例提供了一种内窥式探头，如图3所示，包括成像镜头4、照明装置5、图像传感器6以及如实施例1所提供的分布式偏振片；
37.在本实施例中，成像镜头4的光学面固定设置于分布式偏振片1的检偏区3，图像传感器6固定设置于成像镜头4的像面位置，照明装置5固定设置在分布式偏振片1的起偏区2。
38.工作时，照明装置5生成照明光并传输至分布式偏振片1的起偏区2，若起偏区2的偏振方向为竖直方向，则只有竖直方向偏振的光才能通过起偏区2，并照射到待检测样品表面。待检测样品表面对通过起偏区2的照明光进行反射，若检偏区3的偏振方向为水平方向，则只有水平方向的反射光才能通过检偏区3进入成像镜头4并成像到图像传感器6上，从而阻止竖直方向的照明光传输至成像镜头4，以有效降低样品表面镜面反射光引起的眩光以及背景干扰，提高表面形貌检测的分辨率与对比度，从而突出待检测样品的形貌纹理。
39.进一步地，考虑到该内窥成像镜头4的运用空间多为狭小区域，因此为进一步减小该内窥成像镜头4的体积，本实施例中的照明装置5设置为照明光纤；同时为使得待测样品表面的光照均匀，本实施例中的照明光纤对称设置在分布式偏振片1的起偏区2，其中作为优选地，本实施例中的照明光纤设置为4个，以使得与内窥成像装置的成像镜头4相匹配，从而便于安装。
40.实施例3
41.本实施例提供了一种内窥式偏振成像装置，如图4所示，包括显示设备8以及如实施例2所提供的内窥式探头，内窥式探头7的图像传感器6与显示设备8电连接。
42.工作时，通过内窥式探头7实现对待测样品表面的探测，并将探测图像转化为电信号后，传输显示在显示设备8上，从而获取样品形貌纹理。
43.图像传感器6将样品表面的x方向的偏振图像转化为电信号后，传输显示在后端，进而阻挡了镜面反射的y方向的偏振光。
44.相较于现有的内窥式偏振成像装置，本实施例内窥式偏振成像装置中的内窥式探头7具有一个特殊的分布式偏振片1，即检偏区3和起偏器的偏振方向相互垂直，可实现单一方向的入射与反射，从而减少环境光、杂志光和背景光对测试的干扰，当将其运用于内窥成像装置时，通过将照明装置5安装在起偏区2，成像镜头4安装在检偏区3，使得探测时的照明光的偏振方向与图像传感器6接收光的偏振方向正交，从而消除现有技术中，因内窥形貌检
测区域的镜面反射与背景干扰，导致影响待检测部件表面检测的分辨率与对比度的问题。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。