[實用新型]光刀系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020685536.9
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN201965083U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸鵬;張熹;吳君毅;艾鋼;曾憲友;鄭長江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31;G01B11/25
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種光刀系統(tǒng)，屬于光電子及光測實驗力學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光刀系統(tǒng)是指能夠發(fā)出限制在一平面內(nèi)的，具有較小寬度的光的光學(xué)系統(tǒng)。光刀系統(tǒng)通常應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域。

1.用于流體分析上。如通過分析穿透流體的光刀前后能量的變化來分析流體中吸收該波長光的物質(zhì)的濃度變化(油霧探測器、溶液濃度探測器等就是這種原理)；

2.用于投影形貌測量上。如在物體表面上投射一道光刀，物體或光刀兩者相對運動(也可以固定其中之一，另一個移動)，光刀就隨物體表面的形貌發(fā)生扭曲變形，分析該變形以測量被測物的外部形貌。細觀上，有人利用該方法測量微小試件的缺陷；醫(yī)學(xué)上，利用該方法測量人體脊柱變形等。

目前光刀系統(tǒng)的光學(xué)性能存在一些需要完善之處，例如光刀的精度不夠，從而制約了應(yīng)用光刀的設(shè)備的測量精度和靈敏度。此外，常用的光刀是用激光作為光源，但是激光光源體積偏大，便攜性不足。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提出一種改善精度的光刀系統(tǒng)。

本實用新型所提出的一種光刀系統(tǒng)，包括激光器、柱面鏡、非球面透鏡以及刀口修正板，其中該柱面鏡、非球面透鏡以及刀口修正板按照依次布置在激光器的出射光路上。

在上述的光刀系統(tǒng)中，該激光器的光源為LED光源。

在上述的光刀系統(tǒng)中，該非球面透鏡布置在該柱面鏡的焦點上。

如在上述的光刀系統(tǒng)中，該刀口修正板具有一寬度可調(diào)節(jié)的狹縫。

在上述的光刀系統(tǒng)中，該狹縫的延伸方向與該柱面鏡的延伸方向垂直。

本實用新型的光刀系統(tǒng)中加入起準直作用的非平面透鏡、起刀口的修正板等元件，使得光刀光路進行全新的改造，提高了光刀的質(zhì)量，使得應(yīng)用該光刀的設(shè)備測量精度及靈敏度大為提高。

并且，本實用新型采用新型光源，提高了光刀的使用壽命及增強了其便攜性，可以使其便于整合到其它系統(tǒng)中，擴展了其使用領(lǐng)域。

附圖說明

為讓本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1示出本實用新型一實施例的光刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

圖1示出本實用新型一實施例的光刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。參照圖1所示，光刀系統(tǒng)100包括激光器101、柱面鏡102、非球面透鏡103以及刀口修正板104，其中柱面鏡102、非球面透鏡103以及刀口修正板104按照光路順序依次布置在激光器101的出射光路上。柱面鏡102為長條形狀，其沿著圖1中的Y方向延伸。非球面透鏡103放置在柱面鏡102的焦點處。而刀口修正板104具有用于進行刀口修正的狹縫104a，該狹縫的延伸方向垂直于柱面鏡的延伸方向。

激光器101發(fā)出的激光經(jīng)過柱面鏡102的擴束形成Y方向等厚度而在ZX平面發(fā)散的“光片”。也就是說，光片的寬度是從柱面鏡向遠處擴大的，而厚度(即Y方向)不變。再將非球面透鏡103放置在柱面鏡的焦點處，可以實現(xiàn)光的準直。這樣，光片不但在ZX平面上受到約束，使其寬度一致，而且厚度方向進一步縮小。最后用一刀口修正板104的狹縫104a遮擋(過濾)掉該光片的邊緣雜光，形成一亮度集中、厚度均勻、寬度一致的“光刀”。狹縫104a可以調(diào)節(jié)寬度，從而決定光刀的寬度。

在本實施例中，采用非球面透鏡103等光學(xué)元件，可減少Vignetting漸暈，減少象差及球差，提高光刀的成像效果。

在一實施例中，狹縫104a可調(diào)節(jié)寬度，方便選擇合適寬度的光刀，甚至可以目測指導(dǎo)最小寬度光刀的實現(xiàn)而不產(chǎn)生衍射。

在一較佳實施例中，激光器101采用LED光源，取代白光或激光光源，實現(xiàn)光刀系統(tǒng)小型化。LED光源的優(yōu)點是：體積很小(Φ3mm左右)，功率可以很大(6～20MW以上)；其次壽命長，通常在10000小時發(fā)光壽命以上；再有發(fā)熱小，能耗低，節(jié)能環(huán)保。

將本實用新型的光刀系統(tǒng)所產(chǎn)生的光刀投射在三維被測物體，例如骷髏頭的表面時，經(jīng)過光刀平移掃掠過被測物體的表面，光刀不斷被被測物體表面的凹凸所調(diào)制，其變形反映了被測物體的表面情況。根據(jù)光刀變形情況計算，可得到骷髏頭的三維空間形貌。

再例如，將上述光刀投射在手表面，同樣可以獲得手的三維形貌。

本實用新型上述實施例描述的光刀系統(tǒng)中加入起準直作用的非平面透鏡、起刀口的修正板等元件，使得光刀光路進行全新的改造，提高了光刀的質(zhì)量，使得應(yīng)用該光刀的設(shè)備測量精度及靈敏度大為提高。

并且，本實用新型的實施例采用的LED光源，提高了光刀的使用壽命及增強了其便攜性，可以使其便于整合到其它系統(tǒng)中，擴展了其使用領(lǐng)域。

雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定的為準。