[发明专利]光学系统及液晶莫尔透镜

说明书

本发明涉及光学技术领域，公开一种光学系统及液晶莫尔透镜，以实现对物体边缘轮廓的快速成像并调节轮廓的显示宽度。本发明系统包括：第一器件，用于从外部入射光中过滤出第一偏振方向的线性偏振光，第二器件采用与偏振态相关并能调焦的液晶莫尔透镜，用于将入射的第一偏振方向的线性偏振光分解成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光并输出到第三器件，且输出的左旋和右旋两种圆偏振光中，一种基于自身的实焦点会聚，一种基于自身的虚焦点发散；对左旋圆偏振光与右旋圆偏振光重叠的中间区域光束进行拦截、并对边缘非重叠区域的左旋或右旋圆偏振光进行透光的第三器件；被测对象位于第一器件与第二器件之间，其轮廓区域具有透光性，其他区域不具有透光性。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种液晶莫尔透镜及用于物体轮廓信息处理的光学系统。

背景技术

传统边缘成像方法是通过物理手段先拍摄物体整体图像，再通过算法对整体图像进行处理，提取物体边缘的像信息。

发明内容

本发明目的在于公开一种光学系统，以实现对物体边缘轮廓的快速成像并调节轮廓的显示宽度。

为达上述目的，本发明公开一种光学系统，包括：

第一器件，用于从外部入射光中过滤出第一偏振方向的线性偏振光，并将第一偏振方向的线性偏振光输出到第二器件；

所述第二器件，采用与偏振态相关并通过控制材料分子的周期性排布实现光束衍射及偏转的液晶莫尔透镜，用于将入射的第一偏振方向的线性偏振光分解成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光并输出到第三器件，且输出的左旋和右旋两种圆偏振光中，一种基于自身的实焦点会聚，一种基于自身的虚焦点发散；

所述第三器件，至少具有一种工作状态以对左旋圆偏振光与右旋圆偏振光重叠的中间区域光束进行拦截、并对边缘非重叠区域的左旋或右旋圆偏振光进行透光；

位于所述第一器件与所述第二器件之间的被测对象，所述被测对象的轮廓区域具有透光性，其他区域不具有透光性；

其中，所述液晶莫尔透镜包括具有相同的衍射偏转性能的两片平行排布的圆形液晶衍射片，以及还包括对所述两片液晶衍射片之间的相对角度以圆心为旋转轴进行调节的旋转机构，以通过改变所述相对角度来来改变所述液晶莫尔透镜的焦距，进而改变所述被测对象在所述第二器件之后所显示轮廓的宽度。

优选地，在所述被测对象与所述第二器件之间还设有聚焦用的第一透镜，且所述液晶摩尔透镜中两片液晶衍射片之间的中点位置能覆盖所述第一透镜的焦点。

优选地，在所述第三器件与显示轮廓信息的显示屏之间还设有聚焦用的第二透镜，且所述液晶摩尔透镜中两片液晶衍射片之间的中点位置能覆盖所述第二透镜的焦点。

优选地，所述被测对象与所述第一透镜之间的距离为所述第一透镜的焦距大小。

优选地，所述显示屏与所述第二透镜之间的距离为所述第二透镜的焦距大小。

优选地，所述液晶摩尔透镜中两片液晶衍射片之间的中点位置与所述第二透镜的焦点和所述第一透镜的焦点重合。

优选地，所述第三器件具有至少一对应所述第一器件的特定位置以拦截第一偏振方向的线性偏振光；其中，在左旋圆偏振光与右旋圆偏振光重叠的中间区域，左旋圆偏振光与右旋圆偏振光发生干涉以复原出第一偏振方向的线性偏振光。具体可例如：所述第一器件为第一偏振方向的线性偏振器，所述第三器件为第二偏振方向的线性偏振器，且第二偏振方向垂直于第一偏振方向。

优选地，在所述液晶莫尔透镜中，第一片液晶衍射片的透射公式为第二片液晶衍射片的透射公式为当第二片液晶衍射片旋转一个角度θ之后，整个莫尔透镜的透射公式为：

f^-1＝aθλ/π；