同轴镜头(Coaxial Lens)本身并不直接实现反射光与透射光的分离,它是一种特殊的光学系统设计,其核心特点是使照明光路与成像光路在空间上共用同一轴线(即同轴),主要用于消除阴影、增强表面细节对比度,尤其适用于高反光或镜面物体的成像。
真正实现“反射光”与“透射光”分离的,是与
同轴镜头配合使用的分光元件(如分光镜/半反半透镜),其工作原理如下:
同轴照明系统中反射光与透射光的分离机制
一个典型的同轴照明系统由以下几个关键部分组成:
1.光源(通常为LED)
2.分光镜(Beamsplitter/Half-Silvered Mirror)——核心分离元件
3.同轴物镜(或长焦镜头)
4.相机
工作原理图解:

光路过程详解:
1.照明光路(下行):
-光源发出的光首先照射到分光镜上。
-分光镜是一种半反半透镜,通常以45°角放置。
-大约50%的光被反射,沿着垂直方向(与镜头光轴一致)向下照射到被测物体表面。
2.物体反射光路(上行,被成像):
-物体表面将部分入射光反射回来,反射光沿原路(同轴)向上传播。
-反射光再次到达分光镜。
-此时,大约50%的反射光会穿透分光镜,进入上方的相机镜头,最终被相机传感器接收并成像。
3.透射光处理(不被采集):
-在第一步中,有约50%的照明光直接穿透分光镜,继续向下传播。
-这部分光通常会被镜头筒、遮光罩或专门设计的吸光结构吸收或阻挡,防止其形成杂散光干扰成像。
-同样,物体若为透明或半透明,其透射光也会向下传播,同样被系统吸收,不会进入相机光路。
总结:分离的本质
-“分离”是通过分光镜的物理特性实现的:它将入射光分为反射(用于照明)和透射(被废弃)两部分,同时将物体反射回来的光分为穿透(用于成像)和反射(被废弃)两部分。
-同轴系统的优势:
-照明与成像同轴,避免了斜射光造成的阴影,特别适合检测镜面、光滑或高反光表面(如硅片、金属、玻璃)。
-能清晰呈现表面微小缺陷、划痕、油污等。
-“透射光”在标准同轴反射系统中不被利用:它被视为干扰光并被系统抑制。如果需要采集透射光(如观察透明样品内部结构),则需采用透射照明模式,此时分光镜可能被移除或切换。
应用场景
-半导体检测:晶圆表面缺陷、光刻胶检查。
-精密制造:金属零件表面划痕、抛光质量。
-印刷与显示:屏幕、镜片、反光材料的质量控制。
因此,同轴镜头系统通过分光镜巧妙地“引导”光路,实现了照明光与成像光的同轴化,并在此过程中自然地“分离”了用于成像的反射光和被废弃的透射光,从而获得高质量、无阴影的表面图像。