专利名称：实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及剪切电子散斑干涉检测方法中所用的剪切方棱镜，属于实现剪切电子散 斑干涉的剪切方棱镜技术领域。
背景技术：
利用渥拉斯顿棱镜作为剪切器件的传统剪切电子散斑干涉技术，可以测量物体变形的离 面位移导数场，进而可以进行无损检测。目前，实现剪切电子散斑干涉的器件和方法有以下 二种
1. 常用的是图l所示利用方解石晶体或者石英晶体制成的渥拉斯顿棱镜 该棱镜是由两个直角棱镜组成，当一束光垂直入射到棱镜表面上时，在后表面形成两束
互相分开的，振动方向互相垂直的平面偏振光。当光线进入第一块棱镜后寻常光O光和非寻 常光e光沿同一方向进行，但是它们的速度并不同。在进入第二块棱镜以后，由于第二块棱 镜的光轴垂直于第一块棱镜的光轴，所以在第一块棱镜中的寻常光变成了非寻常光，非寻常
光变成了寻常光，在两块棱镜的界面上将分别以相对折射率"^"。和"""s折射，结果两束光
线将在第二块棱镜中分开，并在离开棱镜时再次折射而形成一定角度分开的偏振光，它们的 振动方向互相垂直。出射光的夹角近似为 p = 2 sin-1 [( 。 — "e )砂]
其中，"。和"-分别是棱镜材料的寻常光和非寻常光折射率，e为棱镜的顶角。
利用渥拉斯顿棱镜i实现剪切散斑干涉的光路布置如图2所示。由渥拉斯顿棱镜i出来
的是两束互相错位的物体2的反射光波，这两束光互为参考光和物光而干涉，成像在CCD摄 像机4的耙面上。但其振动方向互相垂直，所以需要在棱镜后加一块偏振片3，使其振动方 向相同。它的优点在于光路布置简单，两束相干光波强度基本相等，因而可达到等光强的要 求。其缺点在于渥拉斯顿棱镜利用价格昂贵的方解石晶体或者石英晶体制成，成本高，尺寸 比较小，使成像受到影响。
2. 用迈克尔逊光路的形式布置光路，如图3所示。在此光路中，从物体2来的光线经 过方棱镜分成两束光，再经两个反射镜5反射，成像在CCD摄像机4的靶面上。只需调节其 中一个反射镜的倾斜角，可以达到图像错位的效果。该系统的优点是光线分离角连续可调， 剪切方向也可以改变，即能控制剪切方向和剪切量，以满足不同的测量精度要求。该缺点在 于物体的图像经过方棱镜的多个反射面的发射，图像重叠，大大降低了干涉条纹的效果。 发明内容
本实用新型针对现有实现剪切电子散斑干涉所用器件及系统中存在的器件昂贵或者干涉 条纹质量差等问题，提供一种成本低、干涉条纹质量好、能够实现剪切电子散斑干涉的剪切 方棱镜。
本实用新型的实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角 棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角cc的斜面，a在l'至20' 之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。
上述方案将方棱镜的一个反射面由原来的直面磨去一个楔角cc后变为斜面，这样入射的光 线经过非直角反射，出射的二束光线就分开了。该剪切方棱镜的大小尺寸可根据成像透镜的 口径来定，如果方棱镜反射面磨去的角度是a，则光束分开的角度(分束角)是2cc。根据成 像的距离和试件的大小尺寸，a在l'至20'之间。
本实用新型采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻 璃制备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简 单，成本低廉，成像效果好。
图1为常用的渥拉斯顿棱镜的结构示意图。
图2为利用渥拉斯顿棱镜实现剪切散斑干涉的光路布置示意图。
图3为利用迈克尔逊光路实现剪切电子散斑干涉的示意图。
图4为本实用新型的剪切方棱镜的结构示意图。
图5为本实用新型剪切方棱镜的光路示意图。
图6为使用本实用新型剪切方棱镜的光路示意图。
图中1、渥拉斯顿棱镜，2、物体，3、偏振片，4、 CCD摄像机，5、反射镜，6、剪切 方棱镜。
具体实施方式
实施例
如图4所示，本实用新型的剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜1组成， 其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合
在一起形成方棱镜，该方棱镜的一侧反射面磨去一个小的楔角a,成为一个斜面，该楔角可按 照灵敏度要求在l'至20'之间选择，磨制时以该反射面与直角三角棱镜的斜面相交的棱边为基 线向内磨削。在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。如 图5所示，入射的光线经过非直角反射，出射的二束光线就分开了，如果方棱镜一边磨去的 角度是a，则光束分开的角度是2a。该剪切方棱镜的大小尺寸可根据成像透镜的口径来定。
如图6所示，本实用新型的剪切方棱镜6的入射光面对着物体2,出射光面对着CCD摄 像机4。物体2为周边固定、中心加载的铝制圆盘，圆盘厚2mm，直径为60ram,中心用千分 尺加载。物体2与剪切方棱镜6的距离约为一米。物体2被扩束光照明后，物面表面的反射 光经过剪切方棱镜6、 CCD摄像机4成像。CCD摄像机4的成像镜头口径约50毫米，剪切方 棱镜6也取50毫米x50毫米。CCD摄像机4的成像通过图像卡传送给计算机，并在计算机中 进行图像的处理。在CCD摄像机4前使用剪切方棱镜6作为剪切元件，它产生的两个错位像 的光场均匀。物光束通过棱镜后，出来的是两束互相错位的物光波，这两束光互为参考光和 物光而干涉。物体变形前和变形后分别采集图像并实时相减，相减后呈现的散斑相关条纹显 示在监视器上。可见，利用该剪切方棱镜可以实现剪切电子散斑干涉。
权利要求1.一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，其特征是该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在1′至20′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。
专利摘要本实用新型提供了一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在1′至20′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。本实用新型采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻璃制备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简单，成本低廉，成像效果好。
文档编号G02B1/10GK201364393SQ20082022756
公开日2009年12月16日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者娟 刘, 平 孙, 徐晓东, 林毓梁, 峰 陈, 高秀梅 申请人:济南铁道职业技术学院