專利名稱：一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的橫向光強分布為具有正弦特點的柵型結(jié)構(gòu)(如圖I所示)， 并且在光束傳輸?shù)倪^程中其橫向光強的分布、光斑尺寸基本上是保持不變的?；跓o衍射線結(jié)構(gòu)光的三角、相位測量技術(shù)可以實現(xiàn)物體三維形貌的快速測量，在其他一些相關(guān)領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用前景，例如機器視覺、生物醫(yī)學、質(zhì)量控制、逆向工程等。
目前，產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的方案，主要系將平面波通過三角棱鏡來實現(xiàn)，然而，該方案存在一個問題如果要產(chǎn)生大焦深的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，則三角棱鏡的底角需要加工的足夠小，而小底角的三角棱鏡在實際應(yīng)用中不容易得到、且誤差較大，另一方面加工難度大，其加工成本也較高。
因此，需要研究出一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其能夠產(chǎn)生較長距離的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，其易于加工制作、 降低了生產(chǎn)成本，且有效提高了光束質(zhì)量及能量利用率等。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案
一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，包括有光學導軌、在光學導軌沿光路依次設(shè)置的激光器、望遠鏡準直擴束系統(tǒng)、矩形光闌、柱面透鏡及三角棱鏡，其中，激光器發(fā)出的激光束通過望遠鏡準直擴束系統(tǒng)后形成近似平面波，該平面波通過矩形光闌再通過柱面透鏡后形成一條焦線，該焦線到三角棱鏡的距離大于平面波直接通過三角棱鏡產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的最大無衍射距離。
作為一種優(yōu)選方案，所述三角棱鏡為等腰三角棱鏡。
作為一種優(yōu)選方案，所述柱面透鏡外表面兩側(cè)具有相互對稱的圓弧面結(jié)構(gòu)。
作為一種優(yōu)選方案，所述柱面透鏡的截面呈橢圓形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，其有益效果在于，通過各光學元件的配合，形成近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，該光束的最大無衍射距離相對普通三角棱鏡產(chǎn)生的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光大大增加，且光斑發(fā)散相對較小，有效提高了光束質(zhì)量及能量利用率，同時，各光學元件易于加工制作、降低了生產(chǎn)成本。
為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明進行詳細說明


圖1是近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的橫向光強分布(柵型結(jié)構(gòu))示意圖2是普通三角棱鏡產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光示意圖3是本發(fā)明之較佳實施例中各光學元件的布置結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明之較佳實施例中柱面透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明之較佳實施例中三角棱鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明之較佳實施例中產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光路示意圖。
附圖標識說明
10、光學導軌20、激光器
30、望遠鏡準直擴束系統(tǒng)40、矩形光闌
50、柱面透鏡60、三角棱鏡
70、普通三角菱鏡具體實施方式
請參見圖3至圖6所示，其顯示出了本發(fā)明之較佳實施例的具體結(jié)構(gòu)，包括有光學導軌10、在光學導軌上10沿光路依次設(shè)置的激光器20、望遠鏡準直擴束系統(tǒng)30、矩形光闌40、柱面透鏡50及三角棱鏡60，其中，該三角棱鏡60為等腰三角棱鏡，該柱面透鏡50外表面兩側(cè)具有相互對稱的圓弧面結(jié)構(gòu)，于本實施例中，前述柱面透鏡50的截面呈橢圓形結(jié)構(gòu)。
激光器20發(fā)出的激光束通過望遠鏡準直擴束系統(tǒng)30形成近似平面波，該平面波通過矩形光闌40后入射柱面透鏡50，平面波通過柱面透鏡50后形成一條焦線，該線光源發(fā)出具有一定發(fā)散角的柱面波，然后用具有一定發(fā)散角的柱面波照射在三角棱鏡60上，形成近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，該光束的焦深(最大無衍射距離)相對普通三角棱鏡70 (普通三角棱鏡70產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光如圖2所示)產(chǎn)生的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光大大增加，而光斑發(fā)散相對較小。
圖6中f為柱面透鏡50的焦距，L為焦線距離三角棱鏡60的距離，r為三角棱鏡 60的底角，a為三角棱鏡60底部尺寸，Z為最大無衍射距離。
假設(shè)用平面光波照射一個底部尺寸為a，底角為r的三角棱鏡60，最大無衍射距離 Zm=a/ [ (n-1) *r]，η為三角棱鏡60材料折射率。
為了保證產(chǎn)生較長距離近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，圖6中L必須滿足L>Zm。圖6中焦a'L深(最大無衍射距離)Z可以表示為Z--，通過調(diào)整三角棱鏡60到柱面透鏡Lyn - \)r-a50的距離、三角棱鏡60的底角、三角棱鏡60的底部尺寸可以達到調(diào)整焦深(最大無衍射距離)目的；理論上甚至可以將焦深擴展到無窮遠處，但是考慮到激光器20的功率，以及光斑的發(fā)散，一般不這樣使用。
本發(fā)明的設(shè)計重點在于，主要系通過各光學元件的配合，形成近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，該光束的最大無衍射距離相對普通三角棱鏡產(chǎn)生的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光大大增加，且光斑發(fā)散相對較小，有效提高了光束質(zhì)量及能量利用率，同時，各光學元件易于加工制作、 降低了生產(chǎn)成本。
以上所述，僅是本發(fā)明的第一種實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于包括有光學導軌、在光學導軌沿光路依次設(shè)置的激光器、望遠鏡準直擴束系統(tǒng)、矩形光闌、柱面透鏡及三角棱鏡，其中，激光器發(fā)出的激光束通過望遠鏡準直擴束系統(tǒng)后形成近似平面波，該平面波通過矩形光闌再通過柱面透鏡后形成一條焦線，該焦線到三角棱鏡的距離大于平面波直接通過三角棱鏡產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的最大無衍射距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于所述三角棱鏡為等腰三角棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于所述柱面透鏡外表面兩側(cè)具有相互對稱的圓弧面結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng)，其特征在于所述柱面透鏡的截面呈橢圓形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學系統(tǒng),包括有光學導軌、在光學導軌沿光路依次設(shè)置的激光器、望遠鏡準直擴束系統(tǒng)、矩形光闌、柱面透鏡及三角棱鏡，其中，激光器發(fā)出的激光束通過望遠鏡準直擴束系統(tǒng)后形成近似平面波，該平面波通過矩形光闌再通過柱面透鏡后形成一條焦線，該焦線到三角棱鏡的距離大于平面波直接通過三角棱鏡產(chǎn)生近似無衍射線結(jié)構(gòu)光的最大無衍射距離；藉此，通過各光學元件的配合，形成近似無衍射線結(jié)構(gòu)光，該光束的最大無衍射距離相對普通三角棱鏡產(chǎn)生的近似無衍射線結(jié)構(gòu)光大大增加，且光斑發(fā)散相對較小，有效提高了光束質(zhì)量及能量利用率，同時，各光學元件易于加工制作、降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號G02B27/09GK102981275SQ20121043404
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者吳志偉 申請人:泉州師范學院