[實用新型]用于光波干涉場的數字成像系統

有效

• 申請號: 201620894176.0
• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN206271291U
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 金武;王心華;彭蕊
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本實用新型涉及光學測量技術領域，具體涉及一種用于光波干涉場的數字成像系統。

背景技術

光的干涉和衍射現象表明光是一種波動。在大學物理實驗教學中，利用干涉現象(條紋)測量其它物理量(如：激光波長、透鏡的曲率半徑等)的教學內容很普及，是學生需學習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物理實驗教學內容。

使一波列先分解后再交疊，產生干涉的方法有兩種：

1分波前法(division wavefront)：點光源產生的波前在橫向分為兩部分，使其分別通過兩個光學系統，經衍射、反射、折射或散射而實現交疊，產生干涉。楊氏雙縫實驗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元件，讓這兩束光發生交疊，產生干涉。牛頓環產生的干涉、邁克耳孫干涉儀和多光束干涉儀，均系分振幅干涉。

楊氏雙縫干涉實驗是大學物理基礎教學內容之一，要求在教學過程中，測量微觀視場中的干涉條紋間距、雙棱鏡產生的兩個虛光源間距d以及狹縫到接收屏的距離D，從而根據公計算光源的波長λ。

原理圖見圖1：S是寬度可調的單狹縫，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。

學生在測量前，需使狹縫S對正雙棱鏡棱脊，再調節棱脊與狹縫平行；之后，用測微目鏡取代接受屏。通過測微目鏡，邊觀察，邊調節狹縫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。完成以上調節后，就可用測微目鏡測量干涉條紋的間距了。

但是，現有技術的缺點在于:

1.傳統干涉場,干涉條紋的觀察和測量,都是通過微小視場實現(如:測微目鏡),學生測量非常困難。

2.傳統微觀視場的觀察方法,都是通過顯微鏡成像系統,無法實現多人同時觀摩和演示。

3.傳統觀測方法,無法對形成的干涉圖樣實現像質的修改和信息存儲。

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

5.傳統的觀察和測量方法是通過測微目鏡實現的。學生單人在觀測時，眼睛必須時刻緊貼測微目鏡，無法同時完成對成像系統其它部件的調解。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術中的不足，提供一種用于光波干涉場的數字成像系統，將CCD數字成像系統引入光波干涉場，將微觀干涉場實現放大，并使模擬信號轉換為數字信號，便于觀察、測量以及對干涉圖樣的存儲和修改。

為實現上述目的，本實用新型公開了如下技術方案：

一種用于光波干涉場的數字成像系統，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，螺旋測微器的讀數鼓輪與支桿底部固定連接，支桿在該讀數鼓輪的作用下，相對于光軸方向，左右進行精密移動；

CCD成像部分：包括支柱架、固定圈、縮小鏡、轉接環和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，縮小鏡與CCD像感器通過設有內絲的轉接環連接，CCD像感器通過數據線與計算機連接。

進一步的，所述支柱架的支柱與支桿連接處設有緊固螺絲。

進一步的，所述縮小鏡為0.5倍縮小鏡。

進一步的，所述縮小鏡與固定圈通過緊固螺絲固定。

進一步的，所述固定圈內徑23.5mm，與之對應的，縮小鏡外徑為23.2mm，轉接環內徑23.3mm，CCD像感器鏡筒外徑為23.2mm。

本實用新型公開的一種用于光波干涉場的數字成像系統，具有以下有益效果：

1.通過該CCD數字成像系統對干涉場進行放大,并實現計算機顯示器展示,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確度。

2.在教學演示過程中,可實現生動的動態畫面展示,培養學生的興趣,提高教學質量。

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

4.可使觀察者直接觀看計算機顯示屏顯示的圖像,進行所需的測量,避免光源的強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顯示屏的同時,方便的進行其它調節過程。

附圖說明