[发明专利]一种激光大工作距自准直装置与方法

权利要求书

1.一种激光大工作距自准直装置，其特征在于，包括光源(1)、透射式准直镜(21)、反射镜(3)、以及反馈成像系统(6)，所述反射镜(3)上设置有角度调整测量装置(4)；光源(1)出射的光束，经过透射式准直镜(21)准直成平行光束后，再由反射镜(3)反射，入射到被测物(5)的表面；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，由反馈成像系统(6)采集成像；

所述反馈成像系统(6)为以下两种形式中的一种：

第一、设置在光源(1)与透射式准直镜(21)之间，包括第一反馈分光镜(61)和设置在透射式准直镜(21)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过透射式准直镜(21)透射、第一反馈分光镜(61)反射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；

第二、设置在透射式准直镜(21)与反射镜(3)之间，包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)和设置在透射式准直镜(21)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第一反馈分光镜(61)反射、第一反馈物镜(63)透射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；

所述角度调整测量装置(4)包括设置在反射镜(3)上的角度调整装置、角度偏转测量装置、以及万向轴(43)，角度调整装置包括第一驱动器(411)和第二驱动器(412)；第一驱动器(411)与万向轴(43)的连线垂直第二驱动器(412)与万向轴(43)的连线；角度偏转测量装置为共光路自准直仪(429)；

还包括波前探测系统(7)和波前补偿系统(8)；

所述波前探测系统(7)为以下三种情况中的一种：情况一、包括波前探测分光镜(71)和空气扰动波前探测器(72)；情况二、包括波前探测分光镜(71)和反射镜形变波前探测器(73)；情况三、包括波前探测分光镜(71)、空气扰动波前探测器(72)和反射镜形变波前探测器(73)；所述波前探测分光镜(71)设置在反射镜(3)与被测物(5)之间，空气扰动波前探测器(72)设置在波前探测分光镜(71)的反射光路上，反射镜形变波前探测器(73)设置在反射镜(3)的二次反射光路上；

所述波前补偿系统(8)包括补偿光源(81)、补偿准直镜(82)、以及透射式液晶空间光调制器(83)；补偿光源(81)出射的光束，经过补偿准直镜(82)准直成平行光束后，再由透射式液晶空间光调制器(83)调制，入射到波前探测分光镜(71)上。

2.一种在权利要求1所述激光大工作距自准直装置上实现的激光大工作距自准直方法，要求波前探测系统(7)仅包括波前探测分光镜(71)和空气扰动波前探测器(72)；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、选取表面垂直于光轴方向的参考物；

步骤b、点亮光源(1)，将步骤a所选择的参考物分别放置在工作位置A和近工作位置B，空气扰动波前探测器(72)分别得到GA和GB两组数据；

步骤c、G1＝GA-GB，得到空气扰动造成的波前变化；

步骤d、按照f5(G1)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿空气扰动，f5表示1个函数；

步骤e、图像传感器(65)成像，得到点像偏离像面中心位置Δx和Δy；

步骤f、利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使图像传感器(65)所成点像回到像面中心位置；

步骤g、通过共光路自准直仪(429)得到反射镜(3)的角度变化Δθ和进而得到被测物(5)表面的角度变化Δα和Δβ；其中，和f3、f4表示2个函数。