[发明专利]一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量的装置及方法，测量装置采用光学差分的测量方法，由激光器和平行光管产生近似于远距离的平行光，平行光经过汇聚光学系统后形成的圆形光斑照射在直角屋脊棱镜脊上，经过直角屋脊棱镜的两个直角面的反射后产生的两束光分别经透镜汇聚后再由激光功率计探测，最后由两个激光功率计的数值信息，外推出直角屋脊棱镜脊的宽度。本发明解决了直角屋脊棱镜脊宽度的测量问题，且方法简便易行。

技术领域：

本发明涉及高精度宽度测量，具体涉及一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量，它应用于瞄准、捕获和跟踪系统中信标光斑质心测量系统。

背景技术：

直角屋脊棱镜具有一项极其有用的光学特性：当一束聚焦光束汇聚在直角屋脊棱镜脊上面时，会被其分成两束方向相反且处于同一直线上的两束光。利用这一特性，在瞄准、捕获和跟踪系统信标光斑质心探测系统使用，能有效提高信标光斑的质心探测精度。

目前公知的瞄准、捕获及跟踪系统中，鲜有使用直角屋脊棱镜进行信标光斑的质心探测，而屋脊棱镜由于存在以下问题导致难以测量其脊的宽度：

1.由于在瞄准、捕获及跟踪系统中，使用的直角屋脊棱镜的脊宽度较小，在微米量级，很难用测量尺进行直接测量。

2.为了增强直角屋脊棱镜的两个直角面的反射率，需在两个直角面上镀上银膜，镀上银膜后的直角屋脊棱镜透光能力极差，无法使用显微镜对其脊进行放大然后再测量。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明采用了光学测量的方法，使用激光器、平行光管、聚焦透镜、激光功率计等器材，较为精确的测量出直角屋脊棱镜的脊宽度。

本发明一种直角屋脊棱镜脊的宽度测量装置包括：第一激光功率计1，第一聚焦透镜2，待测直角屋脊棱镜3，第二聚焦透镜4，第二激光功率计5，工作计算机6，聚焦光学系统7，平行光管8，激光器9，电动位移平台10。

所述的测量装置放置在稳定平台上，并与稳定平台刚性连接；所述的平行光管8与聚焦光学系统7的光轴与待测直角屋脊棱镜的底面垂直，与待测直角屋脊棱镜3的直角棱中点等高，所述的待测直角屋脊棱镜3的脊位于所述的聚焦光学系统7的焦平面上；放置在所述的电动位移平台10上的激光器9发出的激光经平行光管8后成平行光，该平行光再经过聚焦光学系统7汇聚后照射在待测直角屋脊棱镜3的脊上，汇聚光束由待测直角屋脊棱镜3的两个直角面反射后分别由第一聚焦透镜2和第二聚焦透镜4聚焦并由第一激光功率计1和第二激光功率计5接收，激光功率计探测所得的光能量数据传输给工作计算机6进行数据处理后得到待测直角屋脊棱镜3的脊宽度。

所述的电动位移平台10的最小步进尺寸在微米量级。

所述的激光器9波长处于可见波段，功率不低于500mW，发散角不大于1mrad。

所述的平行光管8的焦距不低于10m。

所述的聚焦光学系统7采用卡塞格林结构，口径为200mm，焦距为2m。

所述的第一聚焦透镜2和第二聚焦透镜4尺寸和焦距参数一致，其焦距为20cm。

第一激光功率计1和第二激光功率计5性能参数相同，探测波段与激光器9的波段相匹配，光强分别率优于200pW。

直角屋脊棱镜脊宽度的测量方法步骤如下：

1)使用第一激光功率计1或第二激光功率计5测量出平行光经过聚焦光学系统聚焦后光斑的能量，记录下所测值x；

2)电动位移平台10移动激光器9，使得聚焦光学系统7的焦点光斑完全扫过待测直角屋脊棱镜的脊，同时由所述的工作计算机6算出所示第一激光功率计1和所述第二激光功率计5的示数和的最小值y，由公式：