[實用新型]一種基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置

有效

• 申請號: 201721576499.6
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN207557580U
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 蘇飛;李騰輝;蘇鄴昊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本實用新型公開一種基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，包括光學振鏡(含場鏡)、成像凸透鏡與光電探測器。其中，光學振鏡具有兩個繞垂直方向轉軸轉動的反光鏡，可以將光學振鏡的入射光沿兩個垂直的方向偏轉，形成平面內的掃描動作；光學振鏡的下一個元件為成像凸透鏡，用來回籠不同角度的掃描光線，使之落在同一個點上，該點處設置光電探測器。在進行透射式檢測時，成像凸透鏡與光學振鏡分別位于待測試件的兩側；而在進行反射式檢測時，成像凸透鏡與光學振鏡位于待測試件的同側。本實用新型掃描速度極高，噪聲小，避免了傳統機械掃描中因試件的慣性造成的掃描速度慢和精度差的問題。

技術領域

本發明屬于光學檢測技術領域，具體涉及一種快速光學掃描裝置。

背景技術

在工程和科研測量中，常用光學方法來檢測試件的一些物理特性(如應力，磁疇或厚度等)的分布，并以圖像方式展示檢測結果。在相關檢測設備中，通常是光束和探測器固定，采用機械掃描裝置來移動試件。由于機械驅動機制或者試件慣性的限制，掃描速度往往不能太高(一般不大于100mm/s)，尤其是高精度掃描測試時，完成一個掃描測試往往需要十幾個甚至數十個小時，嚴重影響了生產和科研效率。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提出一種基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，在逐點掃描成像的光學檢測方法中能夠代替傳統的機械掃描裝置，而且使得掃描效率大大提高且并不減少圖像分辨率。

本實用新型基于光學振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，包括光學振鏡(含連接在一起的場鏡)、成像凸透鏡與光電探測器。

所述光學振鏡將入射光沿兩個垂直的方向掃描；待測試件是光學振鏡的下一元件；在進行透射式檢測時，光學振鏡與成像凸透鏡分別位于待測試件的上方與下方；在進行反射式檢測時，光學振鏡與成像凸透鏡位于待測試件同側。

上述成像透鏡的成像點與光學振鏡的出光點共軛，且成像點處放置光電探測器，且成像點位于光電探測器的靶面上；光電探測器通過數據線與數據處理計算機。通過成像凸透鏡回籠不同角度的掃描光線，使之落在同一個點上，該點是出光點的成像點，與光學振鏡的出光點為光學共軛關系。

上述成像點位置放置光電探測器，使成像點位于光電探測器的靶面上。通過光電探測器探測光的(強度，偏振等)狀態，根據光的狀態的變化，測試待測試件的磁疇，應力，厚度等物理量。

上述光電探測器通過數據線與數據處理計算機，將收集到的帶有待測試件信息的光學信號進行處理，得到一個掃描點的物理信息，發送至數據處理計算機中對接收到的待測試件上掃描點處的物理信息進行處理，并對應一個像素點的灰度，最終形成代表試件全場信息的光學圖像。

應用本實用新型基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，當檢測空間分辨率要求較高的情況下，需在光學振鏡上加裝場鏡。

本實用新型的優點在于：

1、本實用新型基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，掃描速度極高。由于光的掃描動作由振鏡內部反射鏡的轉動引起，在振鏡與試件的距離較大的情況下，光線的掃描速度最高可達數百米/秒，遠高于機械掃描的速度。在光電傳感器的采樣頻率足夠的情況下，掃描速度的提高可以大大提高光學檢測的成像速度和檢測效率。同時由于振鏡中反射鏡的角度控制分辨率和精度極高，從而可以實現光掃描中采樣點的高密度和高精度，最后形成的檢測圖像的分辨率并不比機械掃描的差。

2、本實用新型基于振鏡和成像透鏡的快速光學掃描裝置，避免了傳統機械掃描中因慣性造成的掃描誤差；傳統的機械掃描在每一條掃描線的起始和結束階段，都存在慣性的影響，當被測試件的質量較大和掃描速度較快的情況下更是如此，這有可能造成試件的滑移影響測試精度，許多機械掃描的速度不能太快，也有這方面的考慮。但光學振鏡中反射鏡的質量極小，幾乎不存在慣性，所以可以避免這種現象。