[發(fā)明專利]一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010965089.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112197940B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王溫予;彭宇杰;冷雨欣;呂欣林;馮壬譽(yù);錢俊宇;邵蓓捷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01B11/27;G01J1/42
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置。在本發(fā)明中光路采用鍍膜不同的雙透鏡，通過第一透鏡內(nèi)光的透射與反射，之后的光再通過第二透鏡，分別可以在光路后的高分辨率CCD中呈現(xiàn)精確的近場(經(jīng)過雙透鏡后縮小的圖像)和遠(yuǎn)場(無窮遠(yuǎn)處聚焦)的光斑圖像。而此時的近場和遠(yuǎn)場圖像呈現(xiàn)在了同一幅圖像之中。該裝置較傳統(tǒng)準(zhǔn)直基準(zhǔn)裝置來說，結(jié)構(gòu)簡單，且準(zhǔn)直結(jié)果同樣精確，并且易于實現(xiàn)。通過此方法準(zhǔn)直激光的光路，可以簡化準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計方案，通過單一CCD便可以同時采集光路中精確的近遠(yuǎn)場圖像，以此來達(dá)到快速準(zhǔn)直光路的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光路的自動準(zhǔn)直以及近遠(yuǎn)場的精確測量，特別是一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置。

背景技術(shù)

在激光系統(tǒng)中，往往需要輸出的激光光束方向指向性較好，因此相應(yīng)采用高精度計算機(jī)來控制的大型光路準(zhǔn)直系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在使用前我們需要對光路進(jìn)行準(zhǔn)直，又因系統(tǒng)的整體空間是固定的，隨著元器件的數(shù)量的不斷增多，留給準(zhǔn)直系統(tǒng)的空間便相對減少，由于傳統(tǒng)的近遠(yuǎn)場分離式準(zhǔn)直系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件要求多，以往的復(fù)雜多器件自動準(zhǔn)直系統(tǒng)不再滿足需求，因此迫切的需要模塊化和復(fù)雜度較低的準(zhǔn)直系統(tǒng)來提高大型激光系統(tǒng)的準(zhǔn)直速度和效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置，該裝置為大型激光光路準(zhǔn)直系統(tǒng)提供了一種復(fù)雜度較低，準(zhǔn)直效率較高的理想選擇。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置，其特征在于包括下列步驟：

①該裝置包括沿待準(zhǔn)直光輸入方向依次排列的，第一透鏡(在透鏡兩側(cè)鍍半透半反膜)、第二透鏡(在透鏡兩側(cè)鍍高透膜)、CCD。

②所述的第二透鏡位于第一透鏡像方焦點(diǎn)之后，且兩透鏡共焦(第一透鏡的焦距大于第二透鏡的焦距)，即第一透鏡的像方焦點(diǎn)與第二透鏡的物方焦點(diǎn)重合，所述的第二透鏡的像方焦點(diǎn)位于CCD的像面之上，所述的第一透鏡和第二透鏡的光軸與CCD像面的法線平行。

③所述的第一透鏡與第二透鏡共光軸，且所述的CCD的像面中心位置位于第一透鏡與第二透鏡的光軸之上。

本發(fā)明單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置的雙透鏡共光軸，其光軸所確定的直線即為裝置的基準(zhǔn)。當(dāng)光束的近場光斑圖像和遠(yuǎn)場光斑圖像的質(zhì)心點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合，再通過半徑對比和橢圓擬合后的長短軸插值法微調(diào)即可實現(xiàn)光路的自動準(zhǔn)直。

對與激光系統(tǒng)準(zhǔn)直過程中光束近場中心的識別，可以通過輪廓邊緣檢測并求取質(zhì)心位置與基準(zhǔn)的插值來識別與調(diào)節(jié)光路；對于光束的遠(yuǎn)場中心來說，其位于近場光斑圖像內(nèi)，由于在此區(qū)域同時內(nèi)疊加了近場光斑與遠(yuǎn)場光斑，此時遠(yuǎn)場光斑的圖像強(qiáng)度會很高，易于探測，通過圖像處理，過濾近場邊緣提取遠(yuǎn)場圖像，檢測其邊緣輪廓并通過質(zhì)心位置與基準(zhǔn)的偏差來達(dá)到遠(yuǎn)場光路的準(zhǔn)直。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明能夠通過單一CCD同時精確測量激光光斑的近遠(yuǎn)場圖像并以此來準(zhǔn)直。

2、本發(fā)明相比較傳統(tǒng)的準(zhǔn)直系統(tǒng)來說能夠快速有效的實現(xiàn)光路的自動準(zhǔn)直。

3、本發(fā)明相比較傳統(tǒng)準(zhǔn)系統(tǒng)來說采用元器件數(shù)較少，結(jié)構(gòu)更簡單，更適合大型激光裝置的基準(zhǔn)檢測與準(zhǔn)直。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種單光路精確測量近遠(yuǎn)場基準(zhǔn)與準(zhǔn)直裝置原理圖。

圖中：

1-第一透鏡(在透鏡兩側(cè)鍍半透半反膜)；

2-第二透鏡(在透鏡兩側(cè)鍍高透膜)；

3-CCD；

4-計算機(jī)

圖2:第一透鏡(在透鏡兩側(cè)鍍半透半反膜)參數(shù)詳解