[发明专利]一种小孔光阑定标的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种小孔光阑定标的光学方法，能够对固定光阑进行直径测量和对可调可变光阑进行有效直径的定标。 

背景技术

目前，在光学实验室中所使用的小孔光阑在光路中多是起孔径光阑的作用，即对光束进行孔径或角度限制。然而，在具体实验中，对于小孔光阑的限制作用（即小孔光阑的实际直径）缺乏精确的衡量。对于固定光阑，在对小孔光阑实际直径要求精度不高时，尚可采用制造商提供的标称尺寸作为真实尺寸，但是对于可变光阑，尤其是连续可调可变型的光阑，小孔光阑的直径就无从获知。 

发明内容

为了解决小孔光阑直径测量问题，本发明提供一种测量方法，该方法不仅可以实现对固定光阑的直径测量，而且能够对可调可变光阑进行定标，即对钢叶片缩进量与光阑外圈（或拨杆）旋转角度之间的联动关系进行数值测量。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在对固定光阑的直径进行测量时，将待测小孔光阑置于激光平行光管的输出光路上，通过对观察屏上圆斑的测量，即可知待测小孔光阑的直径。 

在对可调可变光阑实际有效直径测量时，将待测小孔光阑置于马赫-曾特干涉系统四臂中的任意一臂里，在干涉系统输出与观察屏之间设置一双光楔移动测微系统。当待测小孔光阑实际直径变化时，通过对双光楔移动测微系统进行调节，使得在观察屏处所得的干涉图样无论从条纹间距还是条纹数目都恢复到待测小孔光阑直径未变化时的状态，根据双光楔移动测微系统的测微关系，便可得待测小孔光阑直径改变量，从而可知待测小孔光阑实际直径。 

本发明的有益效果是：不仅避免机械式测量上无相应量具、操作要求高、对光阑存在磨损等问题，而且测量精度高、人为主观可引入误差因素少、整个发明原理简单易懂。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是对固定光阑进行直径测量的光路原理图。 

图2是对可调可变光阑实际有效直径进行测量的光阑原理图。 

图3是为图2中双光楔移动测微系统结构原理图。 

图4是游标卡尺式定标光阑盘。 

图1中:(1)激光器、(2)准直扩束系统、(3)小孔滤波器、(4)小孔光阑、(5)观察屏。 

图2中:(1)激光器、(2)分束器、(3)全反镜、(4)小孔光阑、(5)合束镜、(6)双光楔移动测微系统、(7)观察屏。 

图4中:(1)拨杆、(2)主尺盘（固定）、(3)游标尺盘（可转动）。 

具体实施方式

在图1中，观察屏(5)是可度量图样尺寸的分划板。当激光器(1)经过准直扩束系统(2)后，输出的平行圆光束尺寸应是略大于固定小孔光阑(4)直径的，那么通过对成像于观察屏(5)的圆形光斑进行测量，即可获知固定小孔光阑(4)直径。 

在图2中，由分束器(2)、全反镜(3)和合束镜(5)共同组成了马赫-曾特干涉系统。采用激光器(1)作为干涉系统的输入光源，在干涉系统的任意相邻两臂中分别放置一待测同规格小孔光阑(4)，且两光阑(4)的实际直径要求一致，即要求两光阑(4)拨杆应拨至相同位置。在干涉系统输出光路上依次放置双光楔移动测微系统(6)和观察屏(7)。在观察屏(7)上应有明显干涉图样，借助观察屏(7)的分划板刻度，记录下干涉图样条纹数目和间隔。将拨杆拨至基准刻度处（选取任一已知光阑直径的刻度处即可，通常默认选取光阑最大直径的刻度处），调节双光楔移动测微系统，直至在观察屏上再次观测到和第一次记录的干涉图样条纹数目和间隔一样为止。此时，记录下双光楔移动测微系统所测得的直径改变量，根据基准直径值即可得光阑实际直径。 

在图3中，双光楔移动测微系统由两完全相同的光楔按中心对称方式组成。依据该系统测微公式：Δy=Δzδ可知，通过对沿光轴方向的大位移Δz测量可获得垂轴方向的微小位移Δy，即通过对双光楔沿光轴方向移动转化为对垂轴方向光阑成像直径的变化。 

在图4中，光阑盘采用游标卡尺的测量思路。主尺盘(2)为固定的，游标尺盘(3)为可转动的。在对光阑拨杆旋转角度测量时，先确定拨杆位置，即拨杆处于主尺盘哪两个刻度线L₁、L₂之间，再转动游标尺盘使得游标尺盘零刻度线与主尺盘L₁对齐，此时，寻找到游标尺盘上与主尺盘上某一刻度线对齐的刻度线。根据游标卡尺的测量公式，便可知拨杆旋转角度。