傳統(tǒng)空間載波型數(shù)字散斑干涉技術(shù)（SC-DSPI）由于光路結(jié)構(gòu)的限制,視場角很小,導(dǎo)致單次測量面積有限。提出一種大視角SC-DSPI光路,在傳統(tǒng)SC-DSPI光路基礎(chǔ)上增加4F光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行圖像傳遞,使得光路能夠應(yīng)用短焦鏡頭進(jìn)行成像,以擴(kuò)大測量視場角,從而實(shí)現(xiàn)大視場測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)測量距離為310 mm時,所提大視場SC-DSPI系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)直徑為180 mm物體的全場變形測量,且所得到的相位圖質(zhì)量高,測量效果良好。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)SC-DSPI光路

為了形成穩(wěn)定的載波頻率,光纖出光點(diǎn)與光闌需基本在同一平面內(nèi),其位置關(guān)系如圖2所示。其中R為光纖出光點(diǎn)位置,O為光闌的中心位置,α為載波角度,即參考光入射角,l為光纖與光闌中心之間的距離,d為光闌到相機(jī)靶面的距離。為了滿足采樣定律,消除頻譜混疊現(xiàn)象,光闌的孔徑尺寸與參考光入射角都需要限制在一定的范圍內(nèi)[19]。當(dāng)光闌孔徑尺寸過大時,截止頻率會上升,從而導(dǎo)致頻率混疊,頻譜無法有效分離;當(dāng)光闌孔徑尺寸較小時,通光量會降低,嚴(yán)重影響物光光能利用率。通常光闌孔徑尺寸在滿足頻譜有效分離的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量大。參考光入射角與載波頻率相關(guān),過大的入射角會使載波頻率超過相機(jī)的采樣頻率,而過小的入射角則會使頻譜無法有效分離。參考光入射角的取值范圍[19]為

如果將光纖與光闌分開,借助分光棱鏡也可以實(shí)現(xiàn)參考光與物光的干涉,如圖3所示。參考光從分光棱鏡一側(cè)反射進(jìn)入相機(jī),通過調(diào)節(jié)光纖支架可以調(diào)節(jié)參考光的照射角度,物光則通過分光棱鏡直接進(jìn)入相機(jī)。這種光路雖然方便設(shè)置光纖出光點(diǎn)的位置,避免了光纖和光闌之間的位置干涉,但也使光能量損失了1/2,降低了光能利用率。同時為保證被測物成像的完整,分光棱鏡的尺寸必須足夠大,否則會造成像的缺失,因此需要使用焦距較大的透鏡來制造出足夠的后截距,為分光棱鏡的使用留出足夠的空間。在三維SC-DSPI光路中,在相機(jī)和光闌之間的光軸上至少按順序放置2個分光棱鏡[20],因此需要具有更長焦距的成像透鏡。當(dāng)透鏡焦距過大時,系統(tǒng)依然面臨視場角過小的問題。因此,傳統(tǒng)SC-DSPI由于光路的特點(diǎn),只能使用焦距較長的成像透鏡,這使測量系統(tǒng)的視場角比較小,難以在有限的工作距離下對大尺寸物體進(jìn)行測量。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3022878