CN108490518A - 一种新型棱镜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种适用于玻璃表面应力检测装置中的新型棱镜，其横截面为n边形，所述n为大于3的奇数，所述n边形中具有检测边、入射边、出射边，外部光线经入射边入射到新型棱镜内部，依次经过n条边的全反射之后，再经由出射边出射到棱镜外部，本发明可以在入射边与检测边的延伸方向上将本发明棱镜进行固定，且不会对入射到棱镜内部的光线形成遮挡，提高了应力检测精度，检测过程中滴加的折射液也不会由棱镜边缘滑落至下方的检测仪器内部，杜绝了折射液对检测仪器内部造成腐蚀不良现象，延长了检测仪器的使用寿命，同时，光线在棱镜内部呈可逆状态进行全反射，不会对光路中光线造成损失，取像视野明亮清晰，检测精度高。
Description
技术领域
本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种适用于钢化玻璃表面应力检测装置中的新型棱镜。
背景技术
利用表面掠角偏光法GASP（Grazing Angle Surface Polarimetry）测量钢化玻璃表面应力时，其测量原理是：当光线入射到玻璃表面时，在表面附近的薄层中会以平行玻璃表面的方向运行一小段距离，如果玻璃表面没有应力，光线以临界角入射时便可产生全反射，即光线可沿玻璃表面传播，并可再以临界角反射回来。如果玻璃表面有应力，入射到玻璃表面的全反射光在应力层的作用下会产生双折射，形成两束偏振方向互相垂直且传播方向不同的光束，该两束光束通过成像单元被转换成便于识别的亮条纹或暗条纹，通过计算干涉条纹信息从而获得相应玻璃表面应力值。因而，在利用上述原理测试钢化玻璃表面应力信息时，必须要将待检测玻璃放置在折射棱镜上，为确保检测结果可靠稳定，检测过程中需保证折射棱镜固定不动，为此，实践中多将折射棱镜固定在棱镜台上，但是传统棱镜多为三棱镜，测量时其一底面与待测玻璃相接触，在将现有这种三棱镜固定在棱镜台上时，不可避免的要对三棱镜边上的光线进行遮挡，造成该部分光线无法入射到三棱镜与待测玻璃的接触面，从而对测量精度造成不良影响。同时，为提高应力检测精度，应力检测过程需要向待检测玻璃与折射棱镜之间滴加折射液以使二者充分接触，由于现有这种三棱镜为敞开式棱镜，在使用时极易导致滴加的折射液由折射棱镜周边滑落至下方的检测仪器内部，给清洗工作带来困难，甚至会对检测仪器造成腐蚀现象。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构设计合理、不会对检测仪器造成腐蚀现象、清洗简便且应力检测精度高的新型棱镜。
本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：
一种新型棱镜，其特征在于，其横截面为n边形，所述n为大于3的奇数，所述n边形中具有检测边、入射边、出射边，其中，所述检测边是与待测样品相接触的边，所述入射边是供外部光线入射到所述新型棱镜内部的边，所述出射边是供光线出射到所述新型棱镜外部的边，所述入射边与所述出射边相邻，所述入射边与所述出射边之间的所述新型棱镜的顶角为α，所述新型棱镜除所述α角之外其余角为β，且0°＜α＜90°，2C≤β＜180°，C为所述新型棱镜材质对空气的临界角，所述光线在所述新型棱镜内部依次经过n条边的全反射之后，经由所述出射边出射到所述新型棱镜外部。
优选的，本发明中所述新型棱镜沿所述检测边中点与所述α角之间的轴线左右对称，光线在所述新型棱镜内部呈可逆状态全反射，不会对光路中光线造成损失，取像视野明亮清晰，便于后端设备对光线进行接收，提高应力检测精度。
优选的，本发明中所述检测边的长是所述入射边长的二分之一，所述检测边长度较短，光线由所述入射边入射到本发明内部时，可以在入射边与检测边的延伸方向和所述出射边与所述检测边的延伸方向上将本发明新型棱镜进行固定，且不会对入射到棱镜内部的光线形成遮挡，提高应力检测精度。由于棱镜边缘进行了固定，检测过程中滴加的折射液也不会由棱镜边缘滑落至下方的检测仪器内部，不会对检测仪器造成腐蚀，延长了检测仪器的使用寿命。
优选的，本发明中所述n为5，优选将本发明设置为横截面为五边形的棱镜，在便于生产加工的同时，又便于光路***设计，提高使用性能。
优选的，本发明中所述α为60°，所述β为120°，更进一步便于生产加工和光路***设计，提高操作便利性和应力检测精度。
本发明的有益效果是，由于本发明新型棱镜其横截面为n边形，所述n为大于3的奇数，所述n边形中具有检测边、入射边、出射边，其中，所述检测边是与待测样品相接触的边，所述入射边是供外部光线入射到所述新型棱镜内部的边，所述出射边是供光线出射到所述新型棱镜外部的边，所述入射边与所述出射边相邻，所述入射边与所述出射边之间的所述新型棱镜的顶角为α，所述新型棱镜除所述α角之外其余角为β，且0°＜α＜90°，2C≤β＜180°，C为所述新型棱镜材质对空气的临界角，所述光线在所述新型棱镜内部依次经过n条边的全反射之后，经由所述出射边出射到所述新型棱镜外部，外界光线由所述入射边入射到本发明内部时，可以在入射边与检测边以及出射边与检测边的延伸方向上将本发明新型棱镜进行固定，且不会对入射到棱镜内部的光线形成遮挡，提高应力检测精度。由于棱镜边缘进行了固定，检测过程中滴加的折射液也不会由棱镜边缘滑落至下方的检测仪器内部，杜绝了折射液对检测仪器内部造成腐蚀以及清洗困难的不良现象，延长了检测仪器的使用寿命。同时，入射到本发明所述新型棱镜内部的光线在棱镜内部呈可逆状态进行全反射，不会对光路中光线造成损失，便于后端设备对光线进行接收，取像视野明亮清晰，提高了应力检测精度，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明新型棱镜横截面的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。
图2为本发明新型棱镜应用在玻璃表面应力测量装置中的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1示出了本发明新型棱镜横截面的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图1所示，本实施例所述的新型棱镜100，其横截面为n边形，所述n为大于3的奇数，所述n边形中具有检测边10、入射边20、出射边30，其中，所述检测边10是与待测样品相接触的边，所述入射边20是供外部光线入射到所述新型棱镜100内部的边，所述出射边30是供光线出射到所述新型棱镜外部的边，所述入射边20与所述出射边30相邻，所述入射边20与所述出射边30之间的所述新型棱镜100的顶角为α，所述新型棱镜除所述α角之外其余角为β，且0°＜α＜90°，2C≤β＜180°，C为所述新型棱镜材质对空气的临界角，所述光线在所述新型棱镜内部依次经过n条边的全反射之后，经由所述出射边出射到所述新型棱镜外部。由图1中可以看出，本实施例中，所述检测边10位于所述新型棱镜上端，其上供放置待测样品，所述入射端20和所述出射端30分别位于所述新型棱镜的左端和右端，所述顶角α位于所述新型棱镜的最下端。
作为优选实施方式，如图1所示，本实施例中所述新型棱镜100沿所述检测边10中点与所述α角之间的轴线呈左右对称，光线在所述新型棱镜内部呈可逆状态进行全反射，不会对光路中光线造成损失，取像视野明亮清晰，便于后端设备对光线进行接收，提高应力检测精度。
作为优选实施方式，如图1所示，本实施例中所述入射边20与所述出射边30的长度相等，所述检测边10的长是所述入射边20长的二分之一，所述检测边10的长度较短，因而光线由所述入射边20入射到本发明内部时，可以在所述入射边20与所述检测边10的延伸方向和所述出射边30与所述检测边10的延伸方向上将本发明新型棱镜进行固定，且不会对入射到棱镜内部的光线形成遮挡，提高应力检测精度。由于棱镜边缘进行了固定，检测过程中滴加的折射液也不会由棱镜边缘滑落至下方的检测仪器内部，不会对检测仪器造成腐蚀，延长了检测仪器的使用寿命。
作为优选实施方式，本实施例中所述n为5，也就是说，优选在本实施例中将新型棱镜设置为横截面为五边形的五棱镜，光学性能好，在便于生产加工的同时，又便于光路***设计，提高使用性能。
作为优选实施方式，本实施例中所述α为60°，所述β为120°，也就是说，本实施例中优选将新型棱镜设置为规则五棱镜，更进一步便于生产加工和光路***设计，提高操作便利性和应力检测精度。
图2示出了本发明新型棱镜应用在玻璃表面应力测量装置中的一种实施例结构示意图，本实施例中以五棱镜为例进行说明。如图2所示，本实施例中所述新型棱镜100包括检测边10、入射边20、出射边30，以及检测边10与出射边30之间的第一反射边40、检测边10与入射边20之间的第二反射边50，所述待测玻璃200放置在所述新型棱镜100上端的检测边10上，所述入射边20左侧设有光源300，所述出射边30右侧依次设有透镜组400、成像相机500、图像处理元件600，所述光源300发射的光线经入射边20入射到新型棱镜100内部，优选的，本实施例中，所述光源300发出的主光线以垂直于入射边的方式入射，光线在新型棱镜内部分别经出射边、第一反射边全反射之后入射到检测边，在检测边与待测玻璃的接触面发生全反射，全反射光经第二反射边、入射边再次全反射后由出射边出射到新型棱镜100外部，出射边右侧的透镜组接收出射的光线，并最终经成像相机进行成像，也即，成像相机此时采集了载有待测玻璃应力信息的图像。成像相机将采集的图像传送至图像处理元件，由图像处理元件进行分析处理以执行待测玻璃应力信息的计算。由于入射到本发明新型棱镜内部的光线是以可逆状态在棱镜内部进行全反射，因而由入射边垂直入射的光线会再以垂直出射边的方式进行出射，且整个全反射过程中不会对光路中光线造成损失，成像相机取像视野明亮清晰，提高应力检测精度。由图2中可以看出，所述入射边20与所述检测边10的延伸方向和所述出射边30与所述检测边10的延伸方向上均设有固定块700，利用固定块700将本发明新型棱镜固定在工作台上，由于入射到棱镜内部的光线是以全反射的方式在棱镜内部进行折转，因而固定块700不会对光线形成遮挡，提高了玻璃应力检测精度。同时由于固定块700的设置，检测过程中向检测边滴加的折射液也不会由棱镜边缘滑落至下方的检测仪器内部，不会对检测仪器造成腐蚀，延长了检测仪器的使用寿命。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (5)
1.一种新型棱镜，其特征在于，其横截面为n边形，所述n为大于3的奇数，所述n边形中具有检测边、入射边、出射边，其中，所述检测边是与待测样品相接触的边，所述入射边是供外部光线入射到所述新型棱镜内部的边，所述出射边是供光线出射到所述新型棱镜外部的边，所述入射边与所述出射边相邻，所述入射边与所述出射边之间的所述新型棱镜的顶角为α，所述新型棱镜除所述α角之外其余角为β，且0°＜α＜90°，2C≤β＜180°，C为所述新型棱镜材质对空气的临界角，所述光线在所述新型棱镜内部依次经过n条边的全反射之后，经由所述出射边出射到所述新型棱镜外部。
2.根据权利要求1所述的新型棱镜，其特征在于，所述新型棱镜沿所述检测边中点与所述α角之间的轴线左右对称。
3.根据权利要求1或2所述的新型棱镜，其特征在于，所述检测边的长是所述入射边长的二分之一。
4.根据权利要求3所述的新型棱镜，其特征在于，所述n为5。
5.根据权利要求4所述的新型棱镜，其特征在于，所述α为60°，所述β为120°。
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Cited By (2)
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| CN110927962A (zh) * | 2018-09-20 | 2020-03-27 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 棱镜的设计方法、自参考干涉仪及其设计方法和对准*** |
| CN114234828A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-25 | 北京航空航天大学 | 一种高温应变测量装置 |
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2018
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| CN114234828B (zh) * | 2021-11-29 | 2022-10-18 | 北京航空航天大学 | 一种高温应变测量装置 |
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