CN212180228U - 一种光栅周期的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种光栅周期的测量装置。该装置中，级联光栅可以安装于光源上方，安装座可以位于级联光栅中相对的两侧边上，用于安装待测光栅。如此，光源发出的光线从级联光栅的底面射入，并从级联光栅的顶面射出，再从待测光栅的底面射入，并从待测光栅的顶面射出。通过安装于待测光栅上方的观测窗口，可以观测到光线透过级联光栅和待测光栅后形成的干涉图案，并采用安装于待测光栅上方的摄像头拍摄干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定待测光栅的周期。整个装置结构简单，只需使用级联光栅即可对待测光栅的周期进行测量，大大降低了使用和日常维护的难度。
Description
技术领域
本申请涉及光学技术领域，特别涉及一种光栅周期的测量装置。
背景技术
光栅是一种由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件，按照对光的调制分类可分为强度光栅和位相光栅。光栅主要通过光栅的衍射特性对不同波长的光进行色散，从而精确的测量光的波长。
目前对光栅周期的测量主要有干涉测量法、莫尔条纹法、长程面型仪法以及衍射法等。但是，现有的光栅周期的测量装置大多采用激光器发出激光光束的方式获取干涉条纹，进而进行光栅周期的计算。这种结构光栅周期的测量装置由于引入了激光器，导致结构较为复杂，增大了其使用和日常维护难度。
基于此，目前亟需一种光栅周期的测量装置，用于简化光栅周期的测量装置。
实用新型内容
本申请提供了一种光栅周期的测量装置，可用于解决现有技术中光栅周期的测量装置结构较为复杂，使用和日常维护难度较大的技术问题。
本申请实施例提供一种光栅周期的测量装置，所述装置100包括底座101和位于所述底座101上的光源102；所述装置100还包括级联光栅103、安装座104、观测窗口105和摄像头106；
所述级联光栅103安装于所述光源102上方，所述光源102发出的光线从所述级联光栅 103的底面射入，并从所述级联光栅103的顶面射出；所述级联光栅103是由多个扇形光栅进行级联后组成的；其中，所述扇形光栅的最小周期为“Λ1”，最大周期为"Λ2"；
所述安装座104位于所述级联光栅103中相对的两侧边上，用于安装待测光栅107；所述待测光栅107安装后位于所述级联光栅103上方，所述光源102发出的光线从所述级联光栅103的顶面射出后，再从所述待测光栅107的底面射入，并从所述待测光栅107的顶面射出；
所述观测窗口105安装于所述待测光栅107的上方，用于观测光线透过所述级联光栅103 和所述待测光栅107后形成的干涉图案；
所述摄像头106安装于所述待测光栅107的上方，靠近所述观测窗口105且与所述观测窗口105位于同一高度，用于拍摄所述干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定所述待测光栅107的周期。
可选地，所述干涉图案为莫尔条纹；
所述级联光栅103上设置有刻度值，所述刻度值是表示莫尔条纹的中心对应的数值。
可选地，所述待测光栅107为待测的位相光栅时，所述装置100还包括第一偏光片108 和第二偏光片109；
所述第一偏光片108位于所述级联光栅103下方，所述光源102发出的光线从所述第一偏光片108的底面射入，并从所述第一偏光片108的顶面射出后射入所述级联光栅103；
所述第二偏光片109位于所述待测光栅107下方，所述光源102发出的光线从所述级联光栅103的顶面射出后，从所述第二偏光片109的底面射入，并从所述第二偏光片109的顶面射出，再从所述待测光栅107的底面射入，并从所述待测光栅107的顶面射出。
可选地，所述装置100还包括第一立柱110、第二立柱111和横梁112，所述第一立柱110 和所述第二立柱111的高度均高于所述待测光栅107的顶面所在的位置；
所述第一立柱110的一端与所述底座101的第一侧面固定连接，另一端与所述横梁112 的一端连接；
所述第二立柱111的一端与所述底座101的与所述第一侧面相对的第二侧面固定连接，另一端与所述横梁112的另一端连接。
可选地，所述观测窗口105和所述摄像头106分别安装于所述横梁112上。
可选地，所述装置100还包括滑块113；
所述滑块113嵌套在所述横梁112上，沿所述横梁112的长度方向移动；
所述观测窗口105与所述滑块113连接，通过所述滑块113安装于所述横梁112上，且在所述滑块113的带动下沿所述横梁112的长度方向移动；
所述摄像头106与所述滑块113连接，通过所述滑块113安装于所述横梁112上，且在所述滑块113的带动下沿所述横梁112的长度方向移动。
可选地，所述装置100还包括第一连接件114和第二连接件115；
所述第一立柱110的另一端通过所述第一连接件114与所述横梁112的一端连接，所述第二立柱111的另一端通过所述第二连接件115与所述横梁112的另一端连接；
通过调节所述第一连接件114与所述横梁112的连接位置以及所述第二连接件115与所述横梁112的连接位置，调节所述横梁112的高度。
可选地，所述底座101为中空结构；
所述光源102位于所述底座101的中空结构中。
可选地，所述级联光栅103底面的尺寸与所述光源102发光面的尺寸相匹配；
所述待测光栅107底面的尺寸小于或等于所述级联光栅103底面的尺寸。
可选地，所述安装座104为导轨；
所述待测光栅107通过沿所述导轨116移动。
采用本申请实施例提供的光栅周期的测量装置，级联光栅可以安装于光源上方，安装座可以位于级联光栅中相对的两侧边上，用于安装待测光栅。如此，光源发出的光线从级联光栅的底面射入，并从级联光栅的顶面射出，再从待测光栅的底面射入，并从待测光栅的顶面射出。通过安装于待测光栅上方的观测窗口，可以观测到光线透过级联光栅和待测光栅后形成的干涉图案，并采用安装于待测光栅上方的摄像头拍摄干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定待测光栅的周期。整个装置结构简单，只需使用级联光栅即可对待测光栅的周期进行测量，大大降低了使用和日常维护的难度。
附图说明
图1a为本申请实施例提供的一种光栅周期的测量装置的结构示意图；
图1b为本申请实施例提供的光栅周期的测量装置的剖视图；
图2为本申请实施例提供的一种底座与光源位置关系的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种级联光栅的俯视图；
图4为本申请实施例提供的一种带刻度的级联光栅的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种通过横梁安装观测窗口和摄像头的示意图；
图6为本申请实施例提供的可调节的光栅周期的测量装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种位相光栅的周期测量装置中偏振片的位置示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
图1a示例性示出了本申请实施例提供的一种光栅周期的测量装置的结构示意图。如图 1a所示，该装置100可以包括底座101、光源102、级联光栅103、安装座104、观测窗口105 和摄像头106。
其中，光源102可以位于底座101上。具体地，光源102与底座101之间的位置关系可以有多种，一个示例中，如图1a所示，底座101可以为中空结构，那么，光源102就可以位于底座101的中空结构中(由于底座101的遮挡，在图1a中未示出光源102)。进一步地，光源102的外壁尺寸可以与底座101的中空内壁尺寸相匹配。
如图1b所示，为本申请实施例提供的光栅周期的测量装置的剖视图。从图1b中可以清楚地看到光源102就可以位于底座101中的。
需要说明的是，图1b中未示出观测窗口105和摄像头106。
另一个示例中，如图2所示，为本申请实施例提供的一种底座与光源位置关系的示意图。光源102可以位于底座101的顶面。进一步地，光源102的底面尺寸可以与底座101的顶面尺寸相匹配。
在其它可能的示例中，光源102与底座101还可以有其他的位置关系，本领域技术人员可以根据经验或实际情况来确定，具体不做限定。
进一步地，光源102可以为多种类型的光源，比如可以是LED光源，具体不做限定。
本申请实施例中，级联光栅103可以安装于光源102上方，如此，光源102发出的光线可以从级联光栅103的底面射入，并从级联光栅103的顶面射出。
其中，级联光栅103是由多个扇形光栅进行级联后组成的。如图3所示，为本申请实施例提供的一种级联光栅的俯视图。其中，级联光栅103可以包括四个扇形光栅1031，任意两个相邻的扇形光栅1031的侧面级联在一起，组成级联光栅103。其中，扇形光栅1031的最小周期为Λ1，最大周期为Λ2。
进一步地，级联光栅103底面的尺寸可以与光源102发光面的尺寸相匹配，从而可以使得级联光栅103的任意位置都可以受到光源照射。
从图1a中可以看出，安装座104可以位于级联光栅103中相对的两侧边上，即图1a中示出的第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边可以为级联光栅103中较长的两侧边。
安装座104可以用于安装待测光栅107。当待测光栅107安装后，待测光栅107可以位于级联光栅103上方，如此，光源102发出的光线可以从级联光栅103的顶面射出后，再从待测光栅107的底面射入，并从待测光栅107的顶面射出。
进一步地，待测光栅107底面面的尺寸可以小于或等于级联光栅103底面的尺寸。
如图1a所示，观测窗口105可以安装于待测光栅107的上方，用于观测光线透过级联光栅103和待测光栅107后形成的干涉图案。
其中，干涉图案可以为莫尔条纹。莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果。莫尔条纹的科学含义是指两个周期性结构图案重叠时所产生的差频或拍频图案。当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹，这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹。
具体地，当待测光栅与级联光栅相重叠时，会产生莫尔条纹，其规律是待测光栅与级联光栅之间周期越接近，莫尔条纹的周期越大；待测光栅与级联光栅之间的周期相差越大，莫尔条纹的周期越小。
进一步地，实验人员可以根据拍摄到的干涉图案(比如莫尔条纹)确定待测光栅107的周期。为了提高实验人员确定光栅周期的速度，如图4所示，为本申请实施例提供的一种带刻度的级联光栅的结构示意图，级联光栅103上设置有刻度值，该刻度值可以是表示莫尔条纹的中心对应的数值。如此，在测量时将待测光栅水平放置在光栅尺上方，形成莫尔条纹，可以直接读出莫尔条纹中心相对应的刻度。
摄像头106也可以安装于待测光栅107的上方，用于拍摄所述干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定待测光栅107的周期。并且，摄像头106可以靠近观测窗口105 安装，同时，摄像头106可以与观测窗口105位于同一高度，以使摄像头106拍摄的干涉图案与实验人员从观测窗口105中观测到的干涉图案一致。
需要说明的是，图1a所描述的光栅周期的测量装置的结构，可以适用于待测光栅107是强度光栅的情况，如果待测光栅107是位相光栅，可以采用下文实施例二中所描述的装置进行测量。
采用本申请实施例提供的光栅周期的测量装置，级联光栅可以安装于光源上方，安装座可以位于级联光栅中相对的两侧边上，用于安装待测光栅。如此，光源发出的光线从级联光栅的底面射入，并从级联光栅的顶面射出，再从待测光栅的底面射入，并从待测光栅的顶面射出。通过安装于待测光栅上方的观测窗口，可以观测到光线透过级联光栅和待测光栅后形成的干涉图案，并采用安装于待测光栅上方的摄像头拍摄干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定待测光栅的周期。整个装置结构简单，只需使用级联光栅即可对待测光栅的周期进行测量，大大降低了使用和日常维护的难度。
本申请实施例中，观测窗口105和摄像头106的安装方式有多种，可以是通过悬挂的方式，安装在待测光栅107上方。本申请提供了一种通过横梁安装的方式，安装观测窗口105 和摄像头106。如图5所示，为本申请实施例提供的一种通过横梁安装观测窗口和摄像头的示意图。
从图5中可以看出，该装置100还可以包括第一立柱110、第二立柱111和横梁112。其中，第一立柱110的一端可以与底座101的第一侧面1011固定连接，另一端可以与横梁112的一端连接；第二立柱111的一端可以与底座101的第二侧面1012固定连接，另一端可以与横梁112的另一端连接。第一侧面1011和第二侧面1012是两个相对的侧面。
进一步地，第一立柱110和第二立柱111的高度可以均高于待测光栅107的顶面所在的位置。
更进一步地，观测窗口105和摄像头106可以分别安装于横梁112上。采用这种结构，结构简单，安装方便，观测窗口105和摄像头106的安装稳定性也更高。
考虑到在进行光栅周期的测量时，通常需要实验人员反复调整观测位置，才能获取到符合要求的干涉图案，也就是说，需要调整观测窗口105的位置及高度，或调整摄像头106的位置及高度，或调整待测光栅107的位置，从而观测到较佳的干涉图案。
图6示例性示出了本申请实施例提供的可调节的光栅周期的测量装置的结构示意图。如图6所示，该装置100还可以包括滑块113，滑块113可以嵌套在所述横梁112上，并且可以沿横梁112的长度方向移动。
观测窗口105可以与滑块113连接，通过滑块113安装于横梁112上，且在滑块113的带动下沿横梁112的长度方向移动；摄像头106也可以与滑块113连接，通过滑块113安装于横梁112上，且在滑块113的带动下沿横梁112的长度方向移动。
采用这种结构，可以通过滑块113带动观测窗口105和摄像头106在水平方向上移动，从而可以实现调整观测窗口105和摄像头106的水平位置。
进一步地，该装置100还可以包括第一连接件114和第二连接件115。
其中，第一立柱110的一端可以与底座101的第一侧面1011固定连接，另一端可以通过第一连接件114与横梁112的一端连接；第二立柱111的一端可以与底座101的第二侧面1012 固定连接，另一端可以通过第二连接件115与横梁112的另一端连接。
如此，通过调节第一连接件114与横梁112的连接位置，以及调节第二连接件115与横梁112的连接位置，可以调节横梁112的高度。
采用这种结构，可以通过第一连接件114和第二连接件115调整横梁112的高度，进而调整观测窗口105和摄像头106的高度。
更进一步地，该安装座104可以为导轨，进而，待测光栅107可以沿导轨116移动。
采用这种结构，可以通过导轨带动待测光栅107在水平方向上移动，从而可以实现调整待测光栅107的水平位置。
本申请实施例提供的光栅周期的测量装置，级联光栅可以安装于光源上方，安装座可以位于级联光栅中相对的两侧边上，用于安装待测光栅。如此，光源发出的光线从级联光栅的底面射入，并从级联光栅的顶面射出，再从待测光栅的底面射入，并从待测光栅的顶面射出。通过安装于待测光栅上方的观测窗口，可以观测到光线透过级联光栅和待测光栅后形成的干涉图案，并采用安装于待测光栅上方的摄像头拍摄干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定待测光栅的周期。采用该装置进行光栅测量时，方法简单，测量方便，大大简化了实验人员测量光栅周期的步骤。
实施例二
如果待测光栅107是位相光栅，可以将位相光栅转化为强度光栅，从而实现对位相光栅的周期进行测量。整体结构可以参考图7提供的光栅周期测量装置的结构，与图6不同的是，需要通过正交偏振的方式将位相光栅转化为强度光栅，也就是说，从结构上来看，需要在图 7中增加两个偏振片。
为了更加清楚地描述偏振片的位置，下面结合图7，来描述位相光栅的周期测量装置。如图7所示，为本申请实施例提供的一种位相光栅的周期测量装置中偏振片的位置示意图。
从图7中可以看出，光源102可以位于底座101上。其中，光源102与底座101之间的位置关系可以参考实施例一种描述的内容，此处不再赘述。
级联光栅103可以安装于光源102上方，如此，光源102发出的光线可以从级联光栅103 的底面射入，并从级联光栅103的顶面射出。其中，级联光栅103是由多个扇形光栅进行级联后组成的，级联光栅103的具体结构可以参考实施例一种图3所描述的内容，此处不再赘述。
第一偏光片108可以位于级联光栅103下方，如此，光源102发出的光线从第一偏光片 108的底面射入，并从第一偏光片108的顶面射出后射入级联光栅103。
安装座104可以位于级联光栅103中相对的两侧边上，即图1a中示出的第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边可以为级联光栅103中较长的两侧边。
安装座104可以用于安装待测光栅107。当待测光栅107安装后，待测光栅107可以位于级联光栅103上方，如此，光源102发出的光线可以从级联光栅103的顶面射出后，再从待测光栅107的底面射入，并从待测光栅107的顶面射出。
第二偏光片109可以位于待测光栅107下方，光源102发出的光线可以从级联光栅103 的顶面射出后，从第二偏光片109的底面射入，然后可以从第二偏光片109的顶面射出，再从待测光栅107的底面射入，最后从待测光栅107的顶面射出。
至于位相光栅的周期测量装置中其它结构可以参考图7所描述的内容，此处不再赘述。
采用本申请实施例提供的位相光栅周期的测量装置，通过第一偏振片和第二偏振片可以两位相光栅转换成强度光栅，整个装置结构简单，只需使用级联光栅即可对待测光栅的周期进行测量，大大降低了使用和日常维护的难度。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种光栅周期的测量装置，其特征在于，所述装置(100)包括底座(101)和位于所述底座(101)上的光源(102)；所述装置(100)还包括级联光栅(103)、安装座(104)、观测窗口(105)和摄像头(106)；
所述级联光栅(103)安装于所述光源(102)上方，所述光源(102)发出的光线从所述级联光栅(103)的底面射入，并从所述级联光栅(103)的顶面射出；所述级联光栅(103)是由多个扇形光栅进行级联后组成的；
所述安装座(104)位于所述级联光栅(103)中相对的两侧边上，用于安装待测光栅(107)；所述待测光栅(107)安装后位于所述级联光栅(103)上方，所述光源(102)发出的光线从所述级联光栅(103)的顶面射出后，再从所述待测光栅(107)的底面射入，并从所述待测光栅(107)的顶面射出；
所述观测窗口(105)安装于所述待测光栅(107)的上方，用于观测光线透过所述级联光栅(103)和所述待测光栅(107)后形成的干涉图案；
所述摄像头(106)安装于所述待测光栅(107)的上方，靠近所述观测窗口(105)且与所述观测窗口(105)位于同一高度，用于拍摄所述干涉图案，以便实验人员根据拍摄到的干涉图案确定所述待测光栅(107)的周期。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干涉图案为莫尔条纹；
所述级联光栅(103)上设置有刻度值，所述刻度值是表示莫尔条纹的中心对应的数值。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述待测光栅(107)为待测的位相光栅时，所述装置(100)还包括第一偏光片(108)和第二偏光片(109)；
所述第一偏光片(108)位于所述级联光栅(103)下方，所述光源(102)发出的光线从所述第一偏光片(108)的底面射入，并从所述第一偏光片(108)的顶面射出后射入所述级联光栅(103)；
所述第二偏光片(109)位于所述待测光栅(107)下方，所述光源(102)发出的光线从所述级联光栅(103)的顶面射出后，从所述第二偏光片(109)的底面射入，并从所述第二偏光片(109)的顶面射出，再从所述待测光栅(107)的底面射入，并从所述待测光栅(107)的顶面射出。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(100)还包括第一立柱(110)、第二立柱(111)和横梁(112)，所述第一立柱(110)和所述第二立柱(111)的高度均高于所述待测光栅(107)的顶面所在的位置；
所述第一立柱(110)的一端与所述底座(101)的第一侧面固定连接，另一端与所述横梁(112)的一端连接；
所述第二立柱(111)的一端与所述底座(101)的与所述第一侧面相对的第二侧面固定连接，另一端与所述横梁(112)的另一端连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述观测窗口(105)和所述摄像头(106)分别安装于所述横梁(112)上。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置(100)还包括滑块(113)；
所述滑块(113)嵌套在所述横梁(112)上，沿所述横梁(112)的长度方向移动；
所述观测窗口(105)与所述滑块(113)连接，通过所述滑块(113)安装于所述横梁(112)上，且在所述滑块(113)的带动下沿所述横梁(112)的长度方向移动；
所述摄像头(106)与所述滑块(113)连接，通过所述滑块(113)安装于所述横梁(112)上，且在所述滑块(113)的带动下沿所述横梁(112)的长度方向移动。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置(100)还包括第一连接件(114)和第二连接件(115)；
所述第一立柱(110)的另一端通过所述第一连接件(114)与所述横梁(112)的一端连接，所述第二立柱(111)的另一端通过所述第二连接件(115)与所述横梁(112)的另一端连接；
通过调节所述第一连接件(114)与所述横梁(112)的连接位置以及所述第二连接件(115)与所述横梁(112)的连接位置，调节所述横梁(112)的高度。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座(101)为中空结构；
所述光源(102)位于所述底座(101)的中空结构中。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述级联光栅(103)底面的尺寸与所述光源(102)发光面的尺寸相匹配；
所述待测光栅(107)底面的尺寸小于或等于所述级联光栅(103)底面的尺寸。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装座(104)为导轨；
所述待测光栅(107)通过沿所述导轨移动。
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| CN201922059578.5U CN212180228U (zh) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | 一种光栅周期的测量装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2019
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113932711A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-14 | 中煤科工智能储装技术有限公司 | 一种基于级联光栅针对铁路集装箱位置检测构建方法 |
| CN113932711B (zh) * | 2021-10-13 | 2024-03-15 | 中煤科工智能储装技术有限公司 | 一种基于级联光栅针对铁路集装箱位置检测构建方法 |
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