十字交叉立體分光器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)檢測領(lǐng)域，具體地說是一種十字交叉立體分光器及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 早期，與超聲、射線、磁學(xué)等檢測方法相比，利用光學(xué)特性進行光學(xué)檢測的應(yīng)用并 不廣泛，然而，伴隨著計算機、圖像處理和纖維光學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)檢測方法的實用 性獲得了一定的發(fā)展。
[0003] 激光技術(shù)的發(fā)展進一步推動了光學(xué)檢測方法的發(fā)展，并在無損領(lǐng)域中取得了較大 的成果。目前基于光學(xué)特性的檢測方法主要有全息干設(shè)法、散斑干設(shè)法等。
[0004] 1970年Leendertz建立了散斑干設(shè)的基本原理，首次提出散斑相關(guān)干設(shè)術(shù)（SPC); 1984年，化eath正式提出電子散斑干設(shè)技術(shù)并將其作為一種新技術(shù)加W推廣；散斑干設(shè)法 測量面內(nèi)變形時，需要兩束入射光W相等的角度入射到待測物表面，但現(xiàn)有實驗裝置中，分 光光學(xué)零件是零散分布，如天津光學(xué)儀器廠WSG-1型電子散斑干設(shè)裝置，很難保證兩束光 的入射角度和光強的相等，該樣得到的干設(shè)圖樣效果很差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提出一種十字交叉立體分光器及其應(yīng) 用，W期能實現(xiàn)一路光輸入分成十字交叉立體式且各支路光強分布可調(diào)的五路光輸出，滿 足多光束光學(xué)檢測或測量系統(tǒng)對于測量光的需求，從而提高檢測或測量系統(tǒng)的精度。
[0006] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為；
[0007] 本發(fā)明一種十字交叉立體分光器的特點是由外殼、頂壓螺絲組W及設(shè)置在所述外 殼內(nèi)的內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)成；
[0008] 所述外殼是由底板、蓋板和矩形側(cè)壁構(gòu)成的腔體，所述蓋板表面開設(shè)有頂部輸入 孔，所述底板和側(cè)壁各開設(shè)有一個輸出端孔，分別為；底部輸出孔、左側(cè)輸出孔、右側(cè)輸出 孔、前側(cè)輸出孔、后側(cè)輸出孔；在側(cè)壁的左側(cè)壁和右側(cè)壁上各開設(shè)有四個頂壓螺紋孔；
[0009] 所述內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)，是由4個正方體分光棱鏡、11個等腰直角反射棱鏡、11個等腰 直角支撐塊W及1個第一四方體棱鏡支撐塊組成底層和上層的雙層結(jié)構(gòu)；所述等腰直角反 射棱鏡的斜面上鍛有反射膜；所述正方體分光棱鏡的邊長與所述等腰直角反射棱鏡的直角 邊長及其高相等；所述11個等腰直角支撐塊的尺寸與所述11個等腰直角反射棱鏡的尺寸 相同；所述1個四方體棱鏡支撐塊的尺寸與所述正方體分光棱鏡的尺寸相同；
[0010] 所述4個正方體分光棱鏡包括；第一正方體分光棱鏡、第二正方體分光棱鏡、第= 正方體分光棱鏡和第四正方體分光棱鏡；
[0011] 所述11個等腰直角反射棱鏡包括；第一等腰直角反射棱鏡、第二等腰直角反射棱 鏡、第=等腰直角反射棱鏡、第四等腰直角反射棱鏡、第五等腰直角反射棱鏡、第六等腰直 角反射棱鏡、第走等腰直角反射棱鏡、第八等腰直角反射棱鏡、第九等腰直角反射棱鏡、第 十等腰直角反射棱鏡、第十一等腰直角反射棱鏡；
[0012] 所述內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)的底層結(jié)構(gòu)為；所述第二正方體分光棱鏡位于所述底部輸出孔 的正上方；所述第一四方體棱鏡支撐塊貼合在所述第二正方體分光棱鏡的正右方，并正對 于所述前側(cè)輸出孔；所述第=正方體分光棱鏡貼合在所述第二正方體分光棱鏡的正后方； 在所述第一四方體棱鏡支撐塊的正后方和第=正方體分光棱鏡的正右方之間貼合設(shè)置有 所述第一等腰直角反射棱鏡；且所述第一等腰直角反射棱鏡的兩個直角面分別貼合在所述 第一四方體棱鏡支撐塊的正后方和第=正方體分光棱鏡的正右方上；在所述第=正方體分 光棱鏡的正后方貼合設(shè)置有所述第二等腰直角反射棱鏡；且所述第二等腰直角反射棱鏡的 一個直角面貼合所述第=正方體分光棱鏡的正后方，另一個直角面朝向所述矩形側(cè)壁的正 右方；在所述第二等腰直角反射棱鏡朝向所述矩形側(cè)壁正右方的直角面上貼合設(shè)置有所述 第=等腰直角反射棱鏡，且所述第=等腰直角反射棱鏡的一個直角面貼合所述第二等腰直 角反射棱鏡的直角面，另一個直角面朝向所述矩形側(cè)壁的正后方；在第=正方體分光棱鏡 的正左方設(shè)置有所述第十一等腰直角反射棱鏡，且所述第十一等腰直角反射棱鏡的一個直 角面朝向所述左側(cè)輸出孔，另一個直角面朝向正上方；在所述第一等腰直角反射棱鏡的正 右方設(shè)置有所述第六等腰直角反射棱鏡，且所述第六等腰直角反射棱鏡的直角面朝向所述 右側(cè)輸出孔，另一個直角面朝向正上方；
[0013] 所述內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)的上層結(jié)構(gòu)為；所述第一正方體分光棱鏡貼合在所述第二正方 體分光棱鏡的正上方，且位于所述頂部輸入孔的正下方；在所述第一正方體分光棱鏡的正 右方貼合設(shè)置有所述第四等腰直角反射棱鏡，且所述第四等腰直角反射棱鏡的一個直角面 貼合在所述第一正方體分光棱鏡的正右方，另一個直角面朝向所述側(cè)壁的正后方；在所述 第四等腰直角反射棱鏡朝向所述側(cè)壁正后方的直角面上貼合設(shè)置有所述第四正方體分光 棱鏡；在所述第四正方體分光棱鏡正右方貼合設(shè)置有所述第五等腰直角反射棱鏡，且所述 第五等腰直角反射棱鏡的兩個直角面分別貼合所述第四正方體分光棱鏡正右方和所述第 六等腰直角反射棱鏡朝向正上方的直角面；在所述第四正方體分光棱鏡的正后方貼合設(shè)置 有所述第走等腰直角反射棱鏡，且所述第走等腰直角反射棱鏡的一個直角面貼合所述第四 正方體分光棱鏡的正后方，另一個直角面朝向所述矩形側(cè)壁的正左方；在所述第走等腰直 角反射棱鏡朝向所述矩形側(cè)壁正左方的直角面上貼合設(shè)置有所述第八等腰直角反射棱鏡， 且所述第八等腰直角反射棱鏡的一個直角面貼合所述第走等腰直角反射棱鏡朝向所述側(cè) 壁正左方的直角面，另一個直角面朝向所述矩形側(cè)壁的正前方；在所述第八等腰直角反射 棱鏡朝向所述側(cè)壁正前方的直角面上貼合設(shè)置有所述第九等腰直角反射棱鏡；且所述第九 等腰直角反射棱鏡的一個直角面貼合所述第八等腰直角反射棱鏡朝向所述矩形側(cè)壁正前 方的直角面，另一個直角面朝向所述矩形側(cè)壁的正左方；在所述第九等腰直角反射棱鏡朝 向所述側(cè)壁正左方的直角面上貼合設(shè)置有所述第十等腰直角反射棱鏡，且所述第十等腰直 角反射棱鏡的兩個直角面分別貼合在所述第九等腰直角反射棱鏡朝向所述側(cè)壁正左方的 直角面和所述第十一等腰直角反射棱鏡朝向正上方的直角面；
[0014] 并有；
[0015] 所述第一正方體分光棱鏡的分光面與所述第五等腰直角反射棱鏡的斜面相平 行；
[0016] 所述第二正方體分光棱鏡的分光面和所述第一四方體棱鏡支撐塊的正左方相垂 直，且所述第二正方體分光棱鏡分光面的法線方向與正后方及正上方成45度夾角；
[0017] 所述第=正方體分光棱鏡的分光面和所述第四正方體分光棱鏡的分光面分別與 所述第四等腰直角反射棱鏡的斜面相平行；
[0018] 利用所述11個等腰直角支撐塊分別填充所述內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)的外表面，使得所述 內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)的底層結(jié)構(gòu)和上層結(jié)構(gòu)分別為對稱的8個立方體結(jié)構(gòu)。
[0019] 本發(fā)明所述的十字交叉立體分光器的特點也在于：
[0020] 利用所述分光器是按如下過程進行一路輸入和五路輸出的分光處理：
[0021] 入射光從所述頂部輸入孔進入分光器，經(jīng)過所述第一正方體分光棱鏡的分光面， 使得所述入射光被分成兩路光束，包括第一反射光束和第一透射光束；
[0022] 所述第一反射光束經(jīng)過所述第四等腰直角反射棱鏡的反射后，進入所述第四正方 體分光棱鏡的分光面，使得所述第一反射光束被分成兩路光束，包括第二反射光束和第二 透射光束；
[0023] 所述第二反射光束依次經(jīng)過所述第五等腰直角反射棱鏡和第六等腰直角反射棱 鏡的反射后從右側(cè)輸出孔輸出，形成第一路光；
[0024] 所述第二透射光束依次經(jīng)過所述第走等腰直角反射棱鏡、第八等腰直角反射棱 鏡、第九等腰直角反射棱鏡、第十等腰直角反射棱鏡和第十一等腰直角反射棱鏡的反射后 從左側(cè)輸出孔輸出，形成第二路光；
[00巧]所述第一透射光束進入所述第二正方體分光棱鏡的分光面，使得所述第一透射光 束被分成兩路光束，包括第=反射光束和第=透射光束；
[0026] 所述第=透射光束從所述底部輸出孔輸出，形成第=路光；
[0027] 所述第=反射光束進入所述第=正方體分光棱鏡的分光面，使得所述第=反射光 束被分成兩路光束，包括第四反射光束和第四透射光束；
[0028] 所述第四反射光束依次經(jīng)過所述第一等腰直角反射棱鏡的反射和第一四方體棱 鏡支撐塊的透射后從前側(cè)輸出孔輸出，形成第四路光；
[0029] 所述第四透射光束依次經(jīng)過所述第二等腰直角反射棱鏡和第=等腰直角反射棱 鏡的反射后從所述后側(cè)輸出孔輸出，形成第五路光。
[0030] 本發(fā)明一種十字交叉立體分光器的光強計算方法的特點是按如下過程進行：
[0031] 假設(shè)所述第一正方體分光棱鏡的透射量和反射量之比為ai:a2;所述第四正方體 分光棱鏡的透射量和反射量之比為bi:b2;所述第二正方體分光棱鏡的透射量和反射量之 比