本發(fā)明涉及光學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于光波干涉場的數(shù)字成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波動。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用干涉現(xiàn)象(條紋)測量其它物理量(如：激光波長、透鏡的曲率半徑等)的教學(xué)內(nèi)容很普及，是學(xué)生需學(xué)習(xí)掌握的最基本的測量方法，在各大專院校是必不可少的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

使一波列先分解后再交疊，產(chǎn)生干涉的方法有兩種：

1分波前法(division wavefront)：點(diǎn)光源產(chǎn)生的波前在橫向分為兩部分，使其分別通過兩個光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)衍射、反射、折射或散射而實(shí)現(xiàn)交疊，產(chǎn)生干涉。楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)是這類分波前干涉裝置的典型代表。

2分振幅法(division of amplitude):讓一束光投射到由透明板制成的分束器，光能流一部分反射，一部分透射，再通過反射鏡等一類光學(xué)元件，讓這兩束光發(fā)生交疊，產(chǎn)生干涉。牛頓環(huán)產(chǎn)生的干涉、邁克耳孫干涉儀和多光束干涉儀，均系分振幅干涉。

楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容之一，要求在教學(xué)過程中，測量微觀視場中的干涉條紋間距、雙棱鏡產(chǎn)生的兩個虛光源間距d以及狹縫到接收屏的距離D，從而根據(jù)公計算光源的波長λ。

原理圖見圖1：S是寬度可調(diào)的單狹縫，B是雙棱鏡，L是正透鏡，各元件在光具座上的位置可通過光具座上的刻度尺讀出。

學(xué)生在測量前，需使狹縫S對正雙棱鏡棱脊，再調(diào)節(jié)棱脊與狹縫平行；之后，用測微目鏡取代接受屏。通過測微目鏡，邊觀察，邊調(diào)節(jié)狹縫S寬度，此時可觀察到干涉條紋。為了便于測量方便，有時還需改變狹縫S與雙棱鏡B之間的距離d,使條紋間距適當(dāng)。完成以上調(diào)節(jié)后，就可用測微目鏡測量干涉條紋的間距了。

但是，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于:

1.傳統(tǒng)干涉場,干涉條紋的觀察和測量,都是通過微小視場實(shí)現(xiàn)(如:測微目鏡),學(xué)生測量非常困難。

2.傳統(tǒng)微觀視場的觀察方法,都是通過顯微鏡成像系統(tǒng),無法實(shí)現(xiàn)多人同時觀摩和演示。

3.傳統(tǒng)觀測方法,無法對形成的干涉圖樣實(shí)現(xiàn)像質(zhì)的修改和信息存儲。

4.傳統(tǒng)的觀察和測量方法，人眼無可避免的要長時間面對強(qiáng)光照射,甚至無法避免對人眼造成的損傷。

5.傳統(tǒng)的觀察和測量方法是通過測微目鏡實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生單人在觀測時，眼睛必須時刻緊貼測微目鏡，無法同時完成對成像系統(tǒng)其它部件的調(diào)解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于光波干涉場的數(shù)字成像系統(tǒng)，將CCD數(shù)字成像系統(tǒng)引入光波干涉場，將微觀干涉場實(shí)現(xiàn)放大，并使模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，便于觀察、測量以及對干涉圖樣的存儲和修改。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：

一種用于光波干涉場的數(shù)字成像系統(tǒng)，包括滑塊部分和CCD成像部分：

滑塊部分：包括滑塊、螺旋測微器和支桿，螺旋測微器安裝在滑塊上，螺旋測微器的讀數(shù)鼓輪與支桿底部固定連接，支桿在該讀數(shù)鼓輪的作用下，相對于光軸方向，左右進(jìn)行精密移動；

CCD成像部分：包括支柱架、固定圈、縮小鏡、轉(zhuǎn)接環(huán)和CCD像感器，支柱架的支柱與支桿插接，固定圈固定安裝在支柱架上，縮小鏡水平插接在固定圈內(nèi)，縮小鏡與CCD像感器通過設(shè)有內(nèi)絲的轉(zhuǎn)接環(huán)連接，CCD像感器通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)連接。

進(jìn)一步的，所述支柱架的支柱與支桿連接處設(shè)有緊固螺絲。

進(jìn)一步的，所述縮小鏡為0.5倍縮小鏡。

進(jìn)一步的，所述縮小鏡與固定圈通過緊固螺絲固定。

進(jìn)一步的，所述固定圈內(nèi)徑23.5mm，與之對應(yīng)的，縮小鏡外徑為23.2mm，轉(zhuǎn)接環(huán)內(nèi)徑23.3mm，CCD像感器鏡筒外徑為23.2mm。

本發(fā)明公開的一種用于光波干涉場的數(shù)字成像系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1.通過該CCD數(shù)字成像系統(tǒng)對干涉場進(jìn)行放大,并實(shí)現(xiàn)計算機(jī)顯示器展示,可方便對放大圖像的觀測和測量,提高待測物理量的測量準(zhǔn)確度。

2.在教學(xué)演示過程中,可實(shí)現(xiàn)生動的動態(tài)畫面展示,培養(yǎng)學(xué)生的興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。

3.通過該數(shù)字成像系統(tǒng),不僅可對圖像質(zhì)量(銳度、亮度、色度、對比度等)進(jìn)行必要的修改；而且可適時對重要的圖像進(jìn)行存儲。

4.可使觀察者直接觀看計算機(jī)顯示屏顯示的圖像,進(jìn)行所需的測量,避免光源的強(qiáng)光直接照射人眼而造成的損傷。

5.可使觀測者在觀察計算機(jī)顯示屏的同時,方便的進(jìn)行其它調(diào)節(jié)過程。

附圖說明

圖1是雙棱鏡干涉原理圖；

圖2是滑塊部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是CCD成像部分結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：

1-滑塊，2-讀數(shù)鼓輪，3-支桿，4-緊固螺絲，5-螺旋測微器，6-支柱，7-固定圈，8-緊固螺絲，9-縮小鏡，10-轉(zhuǎn)接環(huán)，11-CCD像感器，12-數(shù)據(jù)線

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

一種用于光波干涉場的數(shù)字成像系統(tǒng)，包括滑塊部分和CCD成像部分：

滑塊部分：見圖2，包括滑塊1、螺旋測微器5和支桿3，螺旋測微器5安裝在滑塊1上，螺旋測微器5的讀數(shù)鼓輪2與支桿3底部固定連接，支桿3在該讀數(shù)鼓輪2的作用下，可相對于光軸(導(dǎo)軌)方向，左右進(jìn)行精密移動；

CCD成像部分：見圖3，包括支柱架、固定圈7、縮小鏡9、轉(zhuǎn)接環(huán)10和CCD像感器11，支柱架的支柱6與支桿3插接，固定圈7固定安裝在支柱架上，縮小鏡9水平插接在固定圈7內(nèi)，縮小鏡9與CCD像感器11通過設(shè)有內(nèi)絲的轉(zhuǎn)接環(huán)10連接，CCD像感器11通過數(shù)據(jù)線12與計算機(jī)連接。

作為具體實(shí)施例，所述支柱架的支柱6與支桿3連接處設(shè)有緊固螺絲4，通過緊固螺絲4可將支柱架的支柱6與支桿3緊固連接。

作為具體實(shí)施例，所述縮小鏡9為0.5倍縮小鏡。由于CCD像感器11在放大干涉圖像時，會導(dǎo)致圖像變形失真。因此，加入一個縮小鏡9，可保證在電腦屏幕上顯示的圖像與用眼睛直接觀察到的一致。

作為具體實(shí)施例，所述縮小鏡9與固定圈7通過緊固螺絲8固定。

作為具體實(shí)施例，所述固定圈7內(nèi)徑23.5mm，與之對應(yīng)的，縮小鏡9外徑為23.2mm，轉(zhuǎn)接環(huán)10內(nèi)徑23.3mm，CCD像感器鏡11筒外徑為23.2mm。

在測量干涉條紋間距時，轉(zhuǎn)動螺旋測微器5，可使CCD像感器驅(qū)動軟件中自帶的標(biāo)尺相對于干涉條紋移動。移動的距離通過螺旋測微器的鼓輪讀數(shù)，從而可測量每個干涉條紋的間距。

本發(fā)明在光波干涉場中的應(yīng)用，一方面，可使細(xì)微的干涉條紋放大，便于動態(tài)觀察和測量干涉場中的條紋間距以及條紋寬度，提高測量的準(zhǔn)確度；同時還可將模擬信號產(chǎn)生的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，便于對截取圖像的存儲和修改；另一方面，可避免長時間觀測強(qiáng)光干涉場而造成的人眼損傷，且可實(shí)現(xiàn)多人同時對微觀放大視場的觀測和演示。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，而非對其限制；應(yīng)當(dāng)指出，盡管參照上述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對上述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠只蛘呷考夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應(yīng)的技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。