一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，包括激光器、濾波準直器、反射式分光棱鏡、二反射鏡、二擴束棱鏡組；所述激光器、濾波準直器及反射式分光棱鏡沿光路依次設(shè)置，所述激光器發(fā)出的激光束通過濾波準直器形成平行光，該平行光通過所述反射式分光棱鏡反射形成不相平行的兩束相干光，該兩束相干光分別通過二反射鏡反射并分別導入二擴束棱鏡組，通過該二擴束棱鏡組后交匯干涉產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光。本新型光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、元件加工方便，具有寬的測量區(qū)域，同時參數(shù)調(diào)節(jié)方便，能夠較好地拓展近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用范圍。
【專利說明】—種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光學系統(tǒng)，具體是指一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學三維形貌測量是目前工程應(yīng)用中最有發(fā)展前途的物體三維形貌測量方法，常用于精密計量、機械制造、質(zhì)量控制、生物醫(yī)學、人體測量、文物考古等方面。其中應(yīng)用最為廣泛的是基于條紋投影的相位測量法，大多數(shù)商用設(shè)備都采用這種方法。這種方法中投影條紋的特性至關(guān)重要，直接影響到測量系統(tǒng)的性能。
[0003]常見產(chǎn)生投影條紋的方法有數(shù)字投影儀、投射光柵等。數(shù)字投影儀受分辨率的限制投影出來的條紋寬度有限，條紋一般是偽正弦的，并且投影的焦深有限；另外都需要大功率的光源，因此設(shè)備要有好的制冷系統(tǒng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定的影響。采用正弦光柵產(chǎn)生的投影條紋，對比度不高、并且會引入高頻分量，另外光柵加工對工藝要求也較高。這些投影方法都是基于成像的原理實現(xiàn)條紋投影，當物面變化較大時，投影條紋會出現(xiàn)離焦現(xiàn)象，會引起不可靠的測量結(jié)果。
[0004]近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光橫向光強分布呈正弦分布，條紋對比度很高，并且有較長的焦深，其條紋的間距在很大傳輸范圍都保持不變。良好的光學特性使其適合應(yīng)用于光學三維形貌測量，它克服了目前技術(shù)產(chǎn)生投影條紋的大部分不足。目前，產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學元件主要是三角形截面棱鏡(其結(jié)構(gòu)如圖1所示)。其在實際應(yīng)用中也存在一些問題:1、所得到正弦條紋的分布區(qū)域很窄(如圖1所示，圖中斜線部分為正弦條紋的分布區(qū)域，其最大寬度L等于入射光束尺寸的一半);2、參數(shù)不易調(diào)節(jié)，要得到不同參數(shù)的近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光必須更換三角形截面棱鏡。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明人對近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生機理進行深入研究，本案由此產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、元件加工方便，具有寬的測量區(qū)域，同時參數(shù)調(diào)節(jié)方便，能夠較好地拓展近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用范圍。
[0007]為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0008]一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，包括激光器、濾波準直器、反射式分光棱鏡、二反射鏡、二擴束棱鏡組；所述激光器、濾波準直器及反射式分光棱鏡沿光路依次設(shè)置，所述激光器發(fā)出的激光束通過濾波準直器形成平行光，該平行光通過所述反射式分光棱鏡反射形成不相平行的兩束相干光，該兩束相干光分別通過二反射鏡反射并分別導入二擴束棱鏡組，通過該二擴束棱鏡組后交匯干涉產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光。
[0009]所述擴束棱鏡組包括沿光路設(shè)置的二擴束棱鏡。[0010]所述擴束棱鏡組的擴束棱鏡表面鍍有減反膜。
[0011]采用上述方案后，本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:系統(tǒng)中，激光器作為系統(tǒng)光源，濾波準直器對激光束進行空間濾波和準直以產(chǎn)生性能良好的平行光；反射式分光棱鏡將入射平行光反射并分成存在一定夾角的兩束相干光(分別為第一光束和第二光束)。之后通過二反射鏡將所述兩束相干光反射并分別導入二擴束棱鏡組，通過該二擴束棱鏡組的折射作用，一方面改變第一光束和第二光束的空間角度，使其分別通過對應(yīng)棱鏡組后能夠在空間交匯產(chǎn)生干涉，形成近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光；另一方面對第一光束和第二光束的束寬進行擴展，使兩束輸出光束的束寬能夠大于入射光束的束寬，以達到增加正弦條紋的分布區(qū)域?qū)挾鹊哪康?。而且在具體實施時，在不改變光學系統(tǒng)中其他光學元件參數(shù)、空間位置的條件下，只需要調(diào)節(jié)二反射鏡的空間位置和角度，可以調(diào)整光束入射二擴束棱鏡組的角度，達到調(diào)整近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光相關(guān)參數(shù)的目的，從而能夠較好地拓展近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)三角截面棱鏡產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的示意圖；
[0013]圖2是本新型較佳實施例產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光路示意圖；
[0014]圖3是本新型擴束棱鏡組的擴束棱鏡的示意圖；
[0015]圖4是本新型反射式分光棱鏡的示意圖。 [0016]標號說明
[0017]激光器I濾波準直器2
[0018]反射式分光棱鏡3反射鏡4
[0019]擴束棱鏡組5擴束棱鏡 51
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本案作進一步詳細的說明。
[0021]本案涉及一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，如圖2-4所示，包括激光器1、濾波準直器2、反射式分光棱鏡3、二反射鏡4及二擴束棱鏡組5。具體實施時，上述各光學元件依次放置于穩(wěn)定的工作平臺；具體而言，所述激光器1、濾波準直器2及分光棱鏡3沿激光器I光路依次設(shè)置，二反射鏡4及二擴束棱鏡組5分為對稱的兩組，分別設(shè)于反射式分光棱鏡3的后方兩側(cè)處。
[0022]參見圖2所示，所述激光器I作為系統(tǒng)光源，其發(fā)出的激光束通過濾波準直器2，由該濾波準直器2對激光束進行空間濾波和準直以產(chǎn)生性能良好的平行光；該平行光通過反射式分光棱鏡3形成不相平行的兩束相干光，即分光棱鏡3將入射平行光分成兩束相干光，得到第一光束和第二光束，該兩束平行光之間存在一定夾角。該兩束相干光分別對應(yīng)反射鏡4反射后導入對應(yīng)的擴束棱鏡組5，通過擴束棱鏡組5后經(jīng)交匯干涉，即產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光(圖2中斜線部分)。
[0023]上述近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光具有寬的測量區(qū)域，由二擴束棱鏡組5作用，所述第一光束和第二光束的束寬進行擴展，使兩束輸出光束的束寬能夠大于入射光束的束寬，以達到增加正弦條紋的分布區(qū)域?qū)挾鹊哪康摹Ｍ瑫r，二反射鏡4分別用于改變第一光束和第二光束的傳播方向，使其以一定角度入射擴束棱鏡組5。通過調(diào)節(jié)反射鏡4的空間位置和角度，可以調(diào)整光束入射擴束棱鏡組5的角度，達到調(diào)整近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光相關(guān)參數(shù)的目的。即，具體實施時，在不改變光學系統(tǒng)中其他光學元件參數(shù)、空間位置的條件下，只需要調(diào)節(jié)二反射鏡的空間位置和角度，就可以實現(xiàn)對近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光相關(guān)參數(shù)(例如正弦條紋分布區(qū)域的寬度、正弦條紋的間距、光束焦深等)的調(diào)整。
[0024]所述二擴束棱鏡組5的擴束棱鏡51的數(shù)量可以根據(jù)實際應(yīng)用的需要增加或減少，給出一具體實施例中，二擴束棱鏡組的擴束棱鏡51的數(shù)量各為兩塊，沿光路依次設(shè)置。
[0025]優(yōu)選地，為保證具有好的擴束效果，所述第一光束和第二光束應(yīng)以較大角度入射擴束棱鏡。因此較佳地要在二擴束棱鏡組5的擴束棱鏡51表面鍍減反膜，增加光束的透過率，以提高系統(tǒng)的能量利用率。
[0026]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，凡跟本實用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化和修飾，均應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于:包括激光器、濾波準直器、反射式分光棱鏡、二反射鏡、二擴束棱鏡組；所述激光器、濾波準直器及反射式分光棱鏡沿光路依次設(shè)置，所述激光器發(fā)出的激光束通過濾波準直器形成平行光，該平行光通過所述反射式分光棱鏡反射形成不相平行的兩束相干光，該兩束相干光分別通過二反射鏡反射并分別導入二擴束棱鏡組，通過該二擴束棱鏡組后交匯干涉產(chǎn)生近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光。
2.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述擴束棱鏡組包括沿光路設(shè)置的二擴束棱鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)近似無衍射柵型結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述擴束棱鏡組的擴束棱鏡表面鍍有減反膜。
【文檔編號】G02B27/09GK203825297SQ201420172147
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】吳志偉 申請人:泉州師范學院