[发明专利]一种基于成像共轭的光瞳在线测量装置及校准方法

权利要求书

1.一种基于成像共轭的光瞳在线测量装置，其特征是：包括有辅助校准楔镜、辅助校准光阑、分光镜、共轭成像镜头、CCD相机、电控平移台；所述装置在校准状态下，辅助校准楔镜、辅助校准光阑依次放入激光束中继光路中；所述分光镜放置于光瞳测量位置后；所述共轭成像镜头、CCD相机依次放置于分光镜后的光路；所述CCD相机固定于电控平移台上；所述装置在测试状态下，移除光路中的辅助校准楔镜和辅助校准光阑；

所述辅助校准楔镜具备光路偏转的功能，并能保持校准过程中辅助校准光阑的像位于CCD相机感光区域内；

所述辅助校准光阑具备光束遮拦的功能，设计通光尺寸小于实际被测量光束的光斑尺寸；

所述分光镜正常中继光路的同时，透射部分激光束至后续共轭成像镜头；

所述的共轭成像镜头包括沿光路传输方向依次放置的物镜、场镜、目镜并使激光束光瞳测量位置与CCD相机感光面位置满足成像共轭关系；

所述电控平移台位于CCD相机下方，作为CCD相机的支撑件，能够带动CCD相机沿光路传输方向前后移动。

2.一种根据权利要求1所述的基于成像共轭的光瞳在线测量装置的校准方法，其特征是：包括有以下步骤：

a、在拟测量光瞳位置信息的范围内选取n个离散的光瞳测量校准位置，各校准位置与分光镜距离为D(D₁、D₂...D_i...D_n)；

b、将辅助校准光阑移入光路中第i个光瞳测量校准位置，并对正光路，相应校准位置与分光镜的距离为D_i；

c、观察CCD相机所成光瞳像，记录光瞳成像位置作为第i个光瞳校准零点位置；

d、将辅助校准楔镜移入光路中辅助校准光阑前方，移入位置尽量远离辅助校准光阑，以偏折后光束完全充满辅助校准光阑通光区域为边界条件，相应位置即为辅助校准楔镜安放的最远位置；

e、观察CCD相机所成光瞳像，记录光瞳成像位置并计算与光瞳校准零点位置的距离误差ΔL；

f、以CCD相机的一个像素尺寸作为判断依据，若ΔL大于此尺寸，操控电控平移台改变CCD相机与共轭成像镜头目镜的距离S，调整直至ΔL不大于一个像素，执行步骤g；若ΔL不大于此尺寸，表明CCD相机感光面位置S_i与拟测量光瞳位置D_i满足共轭关系，单个光瞳测量校准位置的校准完毕，移除辅助校准楔镜和辅助校准光阑，记录S_i和D_i，执行步骤h；

g、移除辅助校准楔镜，重复步骤c～步骤f；

h、重复步骤b～步骤g，直至完成全部n个校准位置的校准测量，根据所得数据D(D₁、D₂...D_i...D_n)与S(S₁、S₂...S_i...S_n)的共轭关系拟合得到光瞳共轭测量关系曲线，基于成像共轭的光瞳在线测量装置校准完毕。