[發明專利]基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201410339034.3
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104154882B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 陸振剛;譚久彬;鄭濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光學檢測技術，主要涉及一種基于差動離焦測量原理、針對兩束或多束光平行性的檢測裝置與方法。

背景技術

結合多軸分光鏡組，激光干涉儀可以用于角度測量。在使用激光干涉儀測量角度時，分光鏡組出射光束的平行性與激光干涉儀的測量精度密切相關，出射光束平行性的優劣很大程度上決定著激光干涉儀的測量精度。為此需要對分光鏡組出射光束的平行性進行檢測。

長春理工大學的張磊等人提出一種對兩路平行光束的平行性進行檢測的裝置，利用兩個五角棱鏡和一個光楔將距離較遠的兩束光轉變為距離較近的兩束光，進而可以用小口徑自準直平行光管來將轉變后的兩束光進行聚焦并測量[一種兩路平行光束的平行性檢測裝置，公開號：CN100504289C]。該裝置的設計重點是用小口徑自準直平行光管來測量遠距離入射的兩束光的平行性，以減少平行光管的制作成本，但當被測雙光束平行性較好時，該雙光束聚焦后會在焦面上形成兩個大部分重疊的光斑，此時聚焦測量方法難以獲取待測兩平行光束的平行性信息。

長春理工大學的張磊等人隨后又提出一種寬距離光束平行性檢測裝置，其作用依然是用小口徑自準直平行光管來測量遠距離入射的兩束光的平行性，并且由原先的白光光譜段擴展至激光和紅外光光譜段，成為多光譜光學系統[寬距離光束平行性檢測裝置，公開號：CN101408413B]。然而該檢測裝置依然難以在被測雙光束平行性較好時，獲取待測光束平行性信息。

中國科學院上海光學精密機械研究所的朱青等人提出一種測量激光光束平行性的裝置，利用光闌、會聚透鏡、半透半反鏡、兩個柱透鏡、兩個四象限探測器構成光束平行性檢測器，基于像散法聚焦誤差探測來進行光束平行性的探測[測量激光光束平行性的裝置，公開號：CN2847219Y]。然而該裝置的測量重點是針對于一束激光的發散角的檢測，而不是針對兩束或多束平行光之間的平行性檢測。

航天科工集團公司北京長城計量測試技術研究所的崔巖梅等人提出一種光束平行度和瞄準誤差的檢測方法，將待測光束通過五棱鏡射入經緯儀，由經緯儀讀出待測光束的平行度[一種光束平行度和瞄準誤差的檢測方法，公開號：CN101261119B]。該測量方法的優點是比較直接，其精度主要由經緯儀來決定，整個系統精度可達到2″。但是該方法測量速度慢，并且當被測光束平行性較好時，難以測量。

綜上所述，目前幾種測量光束平行性的方法，其主要問題是，聚焦測量時光斑重疊影響測量精度，特別是當被測光束平行性較好時，難以實現對雙光束或多光束平行性的測量。

發明內容

為了解決上述背景技術存在的缺陷，本發明提出一種基于差動離焦測量原理的雙光束平行性檢測裝置與方法，以量化后的光束夾角具體數值來表征光束的平行性，測量精度高，特別是在被測雙光束平行性較好時依然可以實現對被測光束平行性的高精度檢測。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置，在準直物鏡的光軸入射方向上設有待測雙光束，在準直物鏡的光軸出射方向上依次配置分光棱鏡和透射方向高精度圖像采集裝置，所述透射光束高精度圖像采集裝置與裝有圖像采集軟件的計算機連接，待測雙光束通過準直物鏡后入射到分光棱鏡上，在分光棱鏡的分光面上均被分為一束透射光束和一束反射光束，所述待測雙光束的透射光束完整入射到透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面上；在所述待測雙光束經過分光棱鏡的反射光束光路上配置反射方向高精度圖像采集裝置，所述待測雙光束的反射光束完整入射到反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面上；所述反射方向高精度圖像采集裝置與裝有圖像采集軟件的計算機連接；所述準直物鏡在分光棱鏡的透射方向和反射方向分別具有透射焦平面和反射焦平面，所述透射焦平面與透射光束圖像采集面不重合，所述反射焦平面與反射光束圖像采集面不重合，且在透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面位于準直物鏡的透射焦平面前部時，反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面位于準直物鏡的反射焦平面后部；或者在透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面位于準直物鏡的透射焦平面后部時，反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面位于準直物鏡的反射焦平面前部。

一種基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測方法，包括以下步驟：