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  • 1. 什么偏振光 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400纳米到700纳米左右,这个范围的电磁波称为可见光...

    3D显示中广泛使用的偏光显示方法具有不闪(No flash)的优点,它的基本原理基于偏振光。目前偏振光分为线偏振和圆偏振两种类型,其原理详述如下。

    1. 什么是偏振光

    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400纳米到700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。横波就必然有一个偏振的问题。由于同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。

    数码影象基础-你了解偏振镜吗?

    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平均后,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。

    线偏振光:让自然光通过一个起偏振器件后,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。

    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。

    园偏振光: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园旋转的。这就是园偏振光。在我们的观察时间段中平均后,园偏振光看上去是与自然光一样的。但是园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。

    椭园偏振光: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园旋转的。椭园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。

    数码影象基础-你了解偏振镜吗?

    用偏振滤镜可以消除水面、玻璃面和其他非金属表面反射光,这是因为在这些介面上反射光的偏振状态发生了变化。

    转载于:https://blog.51cto.com/zworks/670253

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  • 什么是偏振光和UV光?

    千次阅读 2018-11-14 11:01:12
    而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面,光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光。 振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它横波区别于其他纵波的一个最明显的标志,只有横波才有...

    偏正光和UV光这两个参数在图像处理方面很重要,由于项目开发中涉及到这两个参数,故记录之。

    偏振光

    偏振光( polarized light ),光学名词。光是一种电磁波,电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面,光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光

    振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。光波是电磁波,因此,光波的传播方向就是电磁波的传播方向。光波中的电振动矢量E和磁振动矢量H都与传播速度v垂直,因此光波是横波,它具有偏振性。具有偏振性的光则称为偏振光。

    产生机理

    通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。可采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。

    偏振片是用人工方法制成的薄膜,是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的,它允许透过某一电矢量振动方向的光(此方向称为偏振化方向),而吸收与其垂直振动的光,即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后,透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作,所以它是普遍使用的偏振器。

    特性

    横波有一个特性,就是它的振动是有极性的。在与传播方向垂直的平面上,它可以向任一方向振动。一般把光波电场振动方向作为光振动方向。如果一束光线都在同一方向上振动,就称它们是偏振光,或严格一点,称为完全偏振光。一般的自然光在各个方向振动是均匀分布的,是非偏振光。但是,光滑的非金属表面在一定角度下(称为布儒斯特角,与物质的折射率有关)反射形成的眩光是偏振光。偏离了这个角度,就会有部分非偏振光混杂在偏振光里。我们称这种光线为部分偏振光。部分偏振光是有程度的。偏离的角度越大,偏振光的成分越少,最终成为非偏振光。

    应用

    1.汽车车灯

    2.观看立体电影

    3.摄像机镜头

    4.测量相关物理量

    5.生物生理机能

    6.CD液晶屏

    7.医疗

    红外偏振光治疗的特点:

    ①无损伤,②无痛苦,③无感染危险,④治疗时间短,⑤无副作用及并发症,⑥适应范围广,⑦作为神经阻滞的辅助疗法或替代疗法。

    偏振光可用于对药物有变态反应的高龄、出血性疾病等不宜神经阻滞的患者。可与各种药物疗法并用。操作者无须较高的医疗技术,在医师指导下护士即可完成局部普通照射操作。

    激光是单色线性偏振光,红外偏振光是宽谱椭圆偏振光,类似于不同波段低功率激光的复合应用。试验证明,不同波段激光复合应用的疗效多优于单一激光。

     

    UV(紫外线)

    UV(ultraviolet)指的是紫外线,分为真空,短波,中波,长波,超长波四种。紫外线指的是电磁波谱中波长从 10nm~400nm 辐射的总称,人们不能看到。1801 年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光,因而发现了紫外线的存在。紫外线可以用来灭菌,过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌

    在限定太阳辐射照度的国际标准草案中将紫外光谱的范围划分

    类别介绍

    UVC

    UVC是波长200~280nm(纳米)的紫外光线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收,不能到达地球表面。短波紫外线对人体可产生重要作用,因此,对短波紫外线应引起足够的重视。

    UVB

    UVB是波长280~320nm的紫外线。中波紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收,不能渗入皮肤内部。但由于其阶能较高,对皮肤可产生强烈的光损伤,被照射部位真皮血管扩张,皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化,严重者可引起皮肤癌。由此中波紫外线又被称作紫外线的晒伤(红)段,是应重点预防的紫外线波段。

    UVA

    UVA是波长 315~340nm 的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强,可达到真皮深处,并可对表皮部位的黑色素起作用,从而引起皮肤黑色素沉着,使皮肤变黑,起到了防御紫外线,保护皮肤的作用。因而长波紫外线也被称做“晒黑段”。长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症,但对皮肤的作用缓慢,可长期积累,是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。与 UVB 同样可到达皮肤表皮,它会引起皮肤晒伤、变红发痛、日光性角化症(老人斑)、失去透明感。它具有抗佝偻病、杀菌和免疫增强的作用。

    UVA+

    UVA+ 穿透力最强,可达真皮层使皮肤晒黑,对皮肤的伤害性最大,但也是对它最容易忽视的,特别在非夏季时 UVA+ 强度虽然较弱,但仍然存在,会因为长时间累积的量,造成皮肤伤害。特别是皮肤老化松弛、皱纹、失去弹性、黑色素沉淀。

     

    UV 固化技术

    UV 固化技术是用 UV 光线(主要波长 365nm,特殊场合 254nm)照射在含有光重合性预聚体、光重合性单体、光开始剂的涂料、接着剂或油墨等 UV 硬化树脂后,以秒单位快速硬化、干燥的技术。而通常的热干燥法、二液混合法中的重合反应法对树脂的干燥普通需要数分到数小时。

    UV 表面杀菌装置广泛应用于食品、电子、半导体、液晶显示器等离子电视、水晶振动子、精密器件、化工、医学、保健、生物、饮料、农业……等等广泛领域。UV 光源照射食品、材料等表面,具有快速高效、无污染的杀菌效果,从而维持贵方产品的高品质。

    如想知道详细信息,可自行百度。

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  • 偏振光2】线偏振

    2011-09-21 11:44:57
    3D显示中广泛使用的偏光显示方法具有不闪(No flash)的优点,它的基本原理基于偏振光。...你可以通过一个实验想象这一种什么景象:你把一根绳子的一头拴在邻居院子里的树上,另一头拿在你手里。再...

    3D显示中广泛使用的偏光显示方法具有不闪(No flash)的优点,它的基本原理基于偏振光。目前偏振光分为线偏振和圆偏振两种类型,其原理详述如下。

    1. 线偏振光

        在光的传播过程中,只包含一种振动,其振动方向始终保持在同一平面内,这种光称为线偏振光(或平面偏振光)。你可以通过一个实验想象这是一种什么景象:你把一根绳子的一头拴在邻居院子里的树上,另一头拿在你手里。再假定绳子是从篱笆的两根竹子的正当中穿过去的。如果你现在拿绳子上下振动,绳子产生的波就会从两根竹子之间通过,并从你的手传到那棵树上。这时,那座篱笆对你的波来说是"透明的"。但是,要是你让绳子左右波动,绳子就会撞在两根竹子上,波就不会通过篱笆了,这时这座篱笆就相当于一个起偏振器件。

     

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  • 你清楚偏振光与它们的关系吗?今天我们就跟大家聊一聊偏振光与多媒体显示设备的关系。人们常说眼睛心灵的窗户,其实眼睛不单心灵的窗户,也我们接收信息的窗口。据统计,人们接收的信息90%以上都需要通过眼睛...

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    你了解自然界物体反射的光与电子显示设备发出的光有什么区别吗?你知道LCD、OLED、3D、AR的工作原理吗?你清楚偏振光与它们的关系吗?今天我们就跟大家聊一聊偏振光与多媒体显示设备的关系。

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    人们常说眼睛是心灵的窗户,其实眼睛不单是心灵的窗户,也是我们接收信息的窗口。据统计,人们接收的信息90%以上都需要通过眼睛,眼睛接收来自外界的可见光,在人眼视网膜成像,最终成为我们观察到的信息。眼睛接收到的光可以分为两种,一种是非偏振光,例如我们看到的自然景观、花草动物、街景人物,都是属于非偏振光在人眼成像;另一种是偏振光,我们通过多媒体电子设备(例如手机、电脑、电视、3D电影)所看到的影像信息,大多属于偏振光在人眼成像。

    在这里先简要说明什么是偏振光。光可以看作是一种横电磁波,它具有相互耦合的电场分量和磁场分量。根据光波电矢量大小和方向的变化规律,可以将光分为线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、部分偏振光和自然光。线偏振光的光矢量端点振动轨迹呈一条直线,圆偏振和椭圆偏振光的光矢量端点振动轨迹分别是一个正圆、椭圆,而自然光的光矢量振动在各个方向上是随机且平均的,部分偏振光则可以视为自然光和线偏振光的线性叠加。

    偏振光与LCD

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    图1.LCD结构示意图。

    从LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)的结构示意图看,POL(Polarizer,偏光膜)在其中扮演着关键的角色。从BLU(Back Light Unit,背光源)发出的光是波长从380 nm到780 nm的白色自然光,经过下POL后变成线偏振光。LC(Liquid Crystal,液晶)层填充具有双折射特性的液晶分子,TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)阵列基板在外部输入电信号的作用下,能够驱动每个亚像素内的液晶分子旋转,从而改变经过每个亚像素的线偏振光的偏振方向。从下POL出来的线偏振光经过液晶层后,每个亚像素对应的线偏振光都具有各自独立的偏振方向,再经过CF(Color Filter,彩色滤光片)后,分别变成红、绿、蓝三原色线偏振光。在CF上方还有上POL,三原色线偏振光经过上POL,由于各自偏振方向不同,因此透过上POL的光强不同,每个像素中不同强度的红绿蓝三原色将合成为各种颜色的色光,从而显示彩色画面。

    显然,从LCD屏幕出射的光为线偏振光,其偏振方向与上POL的透过方向一致,拿一个线偏振片放在眼睛前方,转动线偏振片,能够很明显地观察到显示器发出的光发生亮→暗→亮→暗的明暗变化。

    偏振光与OLED

    OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管显示器)显示器与LCD最大的不同是没有背光源,在外界电信号的驱动下,它每个像素可以独立发出不同强度的红、绿、蓝三色光。也就是常说的OLED的像素可以自发光,无需通过偏光膜的配合来控制每个像素的光强度和颜色。那么是不是意味着OLED发出的光是自然光而不是偏振光呢?

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    图2.OLED工作原理。

    答案当然是否定的!虽然OLED不需要像LCD一样有两张偏光膜,但是外界环境光经过玻璃基板后照射到OLED金属电极上(一般是金属阴极,阳极是ITO氧化铟锡透明电极)会反射回来,严重干扰OLED图像显示质量。为了抑制金属电极的反射光干扰,OLED需要搭配线偏光膜和1/4相位延迟片。外界自然光经过线偏光膜、1/4相位延迟片,依次变成线偏振光、圆偏振光,经过OLED金属阴极反射后,变成旋向相反的圆偏振光,再经过1/4相位延迟膜,变成振动方向与线偏光膜偏振方向垂直的线偏振光,不能透过,从而抑制了外界环境光的反射干扰。

    同样,OLED像素自发光为自然光,经过1/4相位延迟膜后还是自然光(注:1/4相位延迟膜只对偏振光产生作用),再经过线偏振膜,最后从屏幕出射的为线偏振光。可通过转动线偏振片验证OLED发光的偏振状态。

    需要特别说明的是,为了减少线偏振光对人眼的损伤,部分LCD和OLED屏幕还会在最外面再额外加上一片1/4相位延迟膜,将屏幕出射的光变为圆偏振光(实际是椭圆偏振光),这时候转动线偏振片,会发现屏幕发出的光有一定的亮度变化,但不会呈现出亮→暗→亮→暗的循环。

    偏振光与3D显示

    除了手机、电脑、电视等电子显示设备发出的光是偏振光之外,平时我们在电影院看到的3D电影,是不是也跟偏振光有密不可分的关系呢?看3D电影,为什么需要佩戴专门的眼镜?摘掉眼镜,为什么看到的3D电影画面会有重影?这些都与目前3D显示技术的原理有关,它的核心就是光的偏振。

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    图3.3D电影拍摄示意图。

    如图3,3D电影拍摄的时候,用两个摄像机模拟人的双眼,对同一景象从不同的角度拍摄了两幅画面。放映的时候,同样有两台放映机(或者一台放映机,带两个放映头),分别将两幅不同角度拍摄的画面投射到荧幕上,而且两幅画面的光的偏振方向互相垂直,经过荧幕的漫反射,偏振方向不同的两幅画面都照射到人眼上。这时候如果不佩戴3D偏光眼镜,那么两幅画面将同时进入人的双眼,就会形成重影。如果佩戴3D眼镜(3D眼镜的偏振透过方向分别与两幅画面的光偏振方向对应),那么其中一幅画面只能从左边的镜片透过,另一幅画面只能从右边的镜片透过,左右眼观察到不同的画面,经过大脑对图像的分析与合成后,得以让人感知到3D效果。

    目前的所谓3D显示,其本质上都只是显示2D画面,只不过通过偏振技术让人眼感知到3D显示效果。真正的3D显示,应当直接呈现3D立体图像,从而具有更真实的立体感,这有赖于另一种更先进的3D全息光学显示技术的进一步发展。

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    图4.3D电影显示示意图。

    偏振光与AR显示

    VR(Virtual Reality,虚拟现实)与AR(Augmented Reality,增强现实)显示技术是当前非常流行的技术热点,其根本目的是为了提供比3D显示更真实的沉浸式感受。其中AR与VR最大的不同在于,VR是利用电子设备,将虚拟的场景转化为能够让人们感受到的现象(包括3D图像、声音、气味、触觉……);而AR是将虚拟的场景嵌套在现实世界当中,人们感知到的是一个虚拟与现实融合增强的世界,这就要求AR显示设备中提供光信号的微显示器不能直接设置在人眼前方,以免遮挡人眼对现实世界的观察,为此需要通过光波导将微显示器发出的光信号耦合进人眼。那么偏振光与AR显示技术又存在什么关联呢?

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    图5.AR显示过程。

    AR显示最重要的虚拟信号来源于微显示器提供的影像光信号,这些光信号需要经历耦入波导→波导传输→耦出波导→进入人眼的一个过程,其中波导传输依赖于光在光密介质→光疏介质界面处的全反射,而光的耦合、耦出依赖于对光传播方向的偏转。按照对光束偏转方式的不同,AR光波导可以分为几何式、衍射式。其中AR衍射光波导是利用衍射光栅来实现光束偏转,目前市面上较为流行的是表面浮雕结构衍射光栅和全息体光栅,但是今天我们给大家介绍一种可以高效偏转光束的新型光栅:偏振光栅。

    顾名思义,偏振光栅(Pancharatnam-Berry相位光栅,区别于传统纯相位型表面浮雕结构光栅)是一种衍射效应与入射光偏振态相关的光栅器件。如图,当入射为自然光时,经过偏振光栅后出射为相位无关联的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光;入射为线偏振光时,经过偏振光栅后出射为相位互相关联的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光;入射为右旋圆偏振光时,经过偏振光栅后出射为旋向相反的左旋圆偏振光;入射为左旋圆偏振光时,经过偏振光栅后出射为旋向相反的右旋圆偏振光。

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    图6.偏振光栅的作用。

     前面提到,不管是LCD还是OLED屏幕发出的光都是线偏振光,因此偏振光栅完全可以用于AR光波导中的光束偏转。相比于传统表面浮雕结构光栅,偏振光栅具有更高的衍射效率、实现更大角度光束偏转、可以制成平板甚至柔性弯曲结构、可以通过优化设计减少衍射色散效应,具有一系列优点。

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