[发明专利]一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置

说明书

技术领域

本发明属于光学精密测试技术领域，涉及一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，可用于长焦距光学元件和光学系统焦距的高精度自动化测量。

背景技术

焦距为光学元件和光学系统的重要参数，随着激光核聚变技术、大口径天文望远系统和空间遥感相机等技术的发展，对长焦距的光学元件和光学系统的焦距参数测量提出了更高的要求。对长焦距的测量主要有传统焦距测量方法和泰伯莫尔法。传统测量方法在测量焦距较小光学元件时方便而且精度高，但对于长焦距测量需要复杂的光学系统和严格的测量环境。基于泰伯莫尔条纹技术测长焦距是目前公认的一种精确度比较高的测量方法，该方法测量装置包括光源系统、泰伯干涉仪和图像采集系统。

由于泰伯效应在光栅不同距离的干涉自成像光强分布不同，造成莫尔条纹在测量不同被测焦距值时条纹对比度不可控，条纹对比度无法一直处于最好位置，直接影响装置的测量精度。目前常采用补偿板消除此影响，限制了系统自动化测量的实现。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对长焦距光学元件和光学系统的高精度自动化测量提供一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，此装置基于泰伯莫尔条纹技术，采用电动位移台实现主尺光栅和基尺光栅间距的自动调节，同时采用旋转毛玻璃消除图像激光散斑，得到高对比度莫尔条纹，实现长焦距的高精度自动化测量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其包括：沿光路方向同轴布置的光纤激光器1、准直物镜2、主尺光栅4、基尺光栅6、旋转毛玻璃7、CCD传感器8；光纤激光器1出射标准球面波经准直物镜2后产生标准平面波前；被测元件3放置在准直物镜2和主尺光栅4之间，标准平面波前经过被测元件3后携带被测元件3的焦距信息，然后依次经过主尺光栅4和基尺光栅6，在旋转毛玻璃7上形成莫尔条纹；由CCD传感器8采集莫尔条纹传输给计算机9，计算机9对采集的莫尔条纹处理后即可得到被测元件焦距。

其中，还包括：电动位移台5，主尺光栅4放置在电动位移台5上，通过电动位移台5带动主尺光栅4做高精度直线运动。

其中，所述计算机9判断莫尔条纹对比度实现主尺光栅4与基尺光栅6间距的自动调节，进而实现莫尔条纹对比度的自动调节功能。

其中，所述旋转毛玻璃7可绕光轴旋转，通过调节旋转毛玻璃7的旋转速度能够消除莫尔条纹图像中的激光散斑噪声。

其中，所述计算机9对放入被测元件3前后采集的莫尔条纹处理后按式(1)即可得到被测系统等效热焦距，

其中，d为光栅间距；θ为光栅夹角；为放置被测元件前后莫尔条纹夹角。

本发明还提供一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量方法，其包括以下步骤：

S1、系统装调，保证测量装置光轴一致；

S2、测量主尺光栅4和基尺光栅6的光栅夹角θ和光栅间距d；

S3、不放置被测元件3时，通过计算机判断莫尔条纹对比度实现主尺光栅4与基尺光栅6间距的自动调节，进而实现莫尔条纹对比度的自动调节功能，采集莫尔条纹，记为条纹1；

S4、放置被测元件3，调整被测元件的姿态，保证光轴一致，通过计算机判断莫尔条纹对比度实现主尺光栅4与基尺光栅6间距的自动调节，进而实现莫尔条纹对比度的自动调节功能读取光栅间距变化量，采集莫尔条纹，记为条纹2；

S5、计算两组莫尔条纹的夹角计算被测元件的焦距f；

(三)有益效果

上述技术方案所提供的具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，采用计算机实时判断莫尔条纹对比度，通过电动位移台改变主尺光栅位置实现莫尔条纹对比度的自动调节，并克服大口径旋转毛玻璃设计加工困难，在图像采集系统加入具有一定旋转速度的毛玻璃接受屏，消除图像激光散斑，提高莫尔条纹对比度的自动化判断精度和倾角求解精度，进而实现了长焦距光学元件和光学系统焦距的高精度自动化测量。

附图说明

图1是本发明一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置的结构示意图。

图2是本装置测量流程图。

图1中：1-光纤激光器、2-准直物镜、3-被测元件、4-主尺光栅、5-电动位移台、6-基尺光栅、7-旋转毛玻璃、8-CCD传感器、9-计算机。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。