[发明专利]多功能散斑干涉装置成像系统

说明书

本发明为多功能散斑干涉装置成像系统，公开了多功能散斑干涉仪的摄像镜头，多功能体现在可实现散斑干涉成像的功能和剪切散斑干涉成像的功能。整个光路沿光轴从物侧到像侧依次排列的十片透镜，分别为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜；三个分光棱镜，分别为：第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜；两个反射镜，分别为：反射镜、剪切反射镜；还包括光阑，位于所述的第四透镜和第五透镜之间；所述第三透镜和第四透镜构成胶合透镜组；所述第七透镜和第八透镜构成胶合透镜组；所述第九透镜和第十透镜构成胶合透镜组，本发明实现对待测物面的成像同时，加入分光棱镜对散斑进行干涉处理，获得散斑干涉图。

技术领域

本发明涉及散斑干涉技术领域，特别涉及一种用于散斑干涉和剪切散斑干涉共用一组的成像系统。

背景技术

散斑干涉技术是基于待测物体由于受到应力使得表面发生微小形变，记录变形前后的散斑图，经图像处理后获得散斑干涉条纹。散斑干涉技术具有非接触、实时、高精度、全场检测的特点。

可是，在传统的迈克尔逊型散斑干涉系统，由于分光棱镜的结构特点，使得视场角较小，进而导致待测物体尺寸大小受到了限制，从而限制的该技术的实际应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是，设计一种实现具备散斑干涉及剪切散斑干涉共光路的成像镜头设计。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为多功能散斑干涉装置成像系统，该系统使用分光棱镜将光路分成散斑干涉部分光路和剪切散斑干涉部分光路。经分光后，散斑干涉成像光路通过加入分光棱镜导入参考光，之后成像在相机上，实现散斑干涉图的获取；剪切散斑干涉成像光路通过加入迈克尔逊结构对光路进行剪切，之后成像在相机上，实现剪切散斑干涉图的获取。

该系统包括沿光轴从物侧到像侧依次排列的九片透镜，分别为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜；三个分光棱镜，分别为：第一分光棱镜、第二分光棱镜和第三分光棱镜；两个反射镜，分别为：反射镜、剪切反射镜；还包括光阑，位于所述的第四透镜和第五透镜之间；所述第三透镜和第四透镜构成双胶合透镜组；所述第六透镜和第七透镜构成双胶合透镜组；所述第八透镜和第九透镜构成双胶合透镜组；其中，第六透镜和第七透镜与第八透镜和第九透镜所组成的双胶合透镜的规格是一致的，使得在获得散斑干涉图与剪切散斑干涉图之间的切换更加合理。

在光路搭建方面，使用自主研发的镜筒装置及相应的压圈或者垫圈，依据光路设计时各个镜片、分光棱镜、反射镜和光阑的相对位置，使用相应的压圈或者是垫圈将其固定到镜筒相应的位置上。具体地，第一透镜使用相应压圈将其固定到镜筒相应的位置上；第二透镜与第三透镜和第四透镜所组成的胶合透镜之间的距离较短，使用垫圈固定之间的间距，再将其看成一体，使用相应压圈固定到镜筒的相应位置上；光阑固定在镜筒相应的卡槽上，使其与前后透镜和设计一致；分光棱镜的需要在相应位置开槽，使其能够放入到镜筒中和保证其与前后间距符合设计要求；第六透镜和第七透镜所组成的胶合透镜与第一分光棱镜和第二分光棱镜之间的距离较短，使用垫圈固定之间的间距；第八透镜和第九透镜所组成的胶合透镜与第一分光棱镜和第三分光棱镜之间的距离较短，使用垫圈固定之间的间距；图像的采集使用的是CMOS，分别固定在散斑干涉像面和剪切散斑干涉像面的位置上。

根据本发明所用的实施方式，所述的九片透镜均为球面透镜。

根据本发明所用的实施方式，所述的第一透镜和第二透镜为负光焦度透镜；所述的第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜为正光焦度透镜。

根据本发明所用的实施方式，所述第一透镜的焦距F1和整个光学系统的焦距F，满足关系：-6≤F1/F≤-4.5。

根据本发明所用的实施方式，所述第二透镜的焦距F2和整个光学系统的焦距F，满足关系：-2.7≤F2/F≤-2.4。