【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及焦距檢測裝置及方法，具體涉及一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置及方法。
技術介紹
1、大口徑長焦距光學系統在對地觀測、天文技術研究等領域應用廣泛，而大口徑光學系統的檢測與裝調是當前硬科技的前沿項目之一，對空間遠距離成像、激光武器聚焦等一系列應用具有重要的商業價值。而隨著光學系統口徑的不斷增大，對光學檢測和裝配也提出了更多的要求。
2、光學系統的焦距是系統非常關鍵的物理量，對其高精度測量是系統研制階段的關鍵環節。常用的長焦距光學系統焦距測量方法有結合經緯儀和玻羅板的檢測法以及精密測角法等，結合經緯儀和玻羅板的檢測法測試時，將玻羅板安裝在光學系統的焦面處，用光源照亮，使用經緯儀測量玻羅板刻線之間的角度，從而獲得光學系統的焦距。玻羅板檢測法檢測過程中需要高精度經緯儀對玻羅板通過光學系統的像點進行觀瞄，由于光學系統焦距與經緯儀焦距之比較大，導致像點尺寸很小，受氣流和人眼分辨率影響，每次觀瞄讀數誤差很大，對光學系統的最終焦距計算帶來了很大的誤差。實際的檢測過程因為需要經過肉眼和經驗的判斷，是一種半定量的檢測方法，無法滿足現代光學系統的像質檢測及裝調需求；因此該方法的焦距檢測重復精度低，精確度較差。精密測角法則需要將光學系統放置在一個轉臺上面進行角度的旋轉，且需要一大口徑平行光管提供無限遠目標圖像，在實際過程中對硬件提出了較高的要求。因此，現亟需一種高精度、使用便捷的檢測方法和裝置實現長焦距光學系統的焦距高精度檢測。
技術實現思路
1、為了解決現有的焦距檢測方
2、本專利技術的專利技術構思是：
3、通過使用分光棱鏡分光的辦法，將光學系統返回光的光斑聚焦在成像清晰的探測器上，代替常規檢測方法對玻羅板像的觀瞄，調節平面反射鏡的偏擺角度，分別記錄光斑的移動位置和平面反射鏡的偏擺角度，后續通過圖像處理準確計算出光斑的移動量，進而計算出光學系統的焦距。
4、為了實現上述目的，完成上述專利技術構思，本專利技術采用如下技術方案：
5、一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，所述光學系統包括相對設置的光學系統主鏡和光學系統次鏡；
6、其特殊之處在于：包括高精度測角系統、第二平面反射鏡、第一平面反射鏡、第一干涉儀鏡頭、分光棱鏡、探測器、第二干涉儀鏡頭以及干涉儀本體；
7、所述干涉儀本體出射測量光；
8、所述分光棱鏡用于將測量光透射；
9、所述第一平面反射鏡用于將透射的測量光反射至光學系統次鏡，并經光學系統次鏡和光學系統主鏡依次反射而出，形成平行光；
10、所述第二平面反射鏡設置在平行光所在光路上，用于將平行光返回至光學系統主鏡，返回光依次經光學系統主鏡反射、光學系統次鏡反射、第一平面反射鏡反射至分光棱鏡，再經分光棱鏡分為返回透射光和返回反射光；所述返回透射光進入干涉儀本體；
11、所述高精度測角系統用于測量第二平面反射鏡的角度；
12、所述探測器設置在返回反射光所在光路上，用于探測光斑；
13、所述第一干涉儀鏡頭設置在分光棱鏡與第一平面反射鏡之間，以對透射的測量光進行會聚；所述第二干涉儀鏡頭設置在分光棱鏡與探測器之間，以對返回反射光進行會聚；
14、或者，第二干涉儀鏡頭設置在分光棱鏡與第一平面反射鏡之間，以對透射的測量光進行會聚；所述第一干涉儀鏡頭設置在分光棱鏡與探測器之間，以對返回反射光進行會聚。
15、進一步地，所述第二平面反射鏡的口徑大于光學系統主鏡的口徑，其面形均方根誤差小于1/40波長；
16、所述第一干涉儀鏡頭和第二干涉儀鏡頭的f數小于光學系統的f數；
17、所述分光棱鏡的通光口徑大于干涉儀本體出射光口徑，其分光比為1:1。
18、進一步地，所述探測器為ccd相機；
19、所述干涉儀本體為動態干涉儀。
20、一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，采用上述的長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特殊之處在于，包括以下步驟：
21、步驟1、搭建上述的長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，使得第二平面反射鏡能夠將平行光反射回光學系統主鏡，直至入射至干涉儀本體和探測器的靶面；
22、步驟2、調整焦距高精度檢測裝置，使探測器的靶面與第二干涉儀鏡頭的光軸垂直、干涉儀本體測得的波前power和探測器靶面上的光斑最小且高精度測角系統與第二平面反射鏡實現自準；
23、步驟3、通過探測器獲取初始光斑位置圖片a，基于初始光斑位置圖片a將探測器接收到的光斑調節至其靶面中心；
24、步驟4、調節第二平面反射鏡的偏擺姿態，使得探測器上的光斑靠近其靶面一側邊緣，通過探測器獲取光斑位置圖片b1，并通過高精度測角系統監測獲取第二平面反射鏡的偏擺角度θ1；
25、步驟5、調節第二平面反射鏡的偏擺姿態，使得探測器上的光斑靠近其靶面另一側邊緣，通過探測器獲取光斑位置圖片c1，并通過高精度測角系統監測獲取第二平面反射鏡的偏擺角度θ2；
26、步驟6、互換第一干涉儀鏡頭和第二干涉儀鏡頭的位置，采用步驟2至步驟5的方法，獲取光斑靠近探測器靶面兩側邊緣時對應的光斑位置圖片b2和光斑位置圖片c2，以及高精度測角系統監測到的偏擺角度θ3和θ4；
27、步驟7、通過光斑位置圖片b1和光斑位置圖片c1獲取光斑質心位置移動線量t1；通過光斑位置圖片b2和光斑位置圖片c2獲取光斑質心位置移動線量t2；
28、步驟8、計算所述光學系統的焦距
29、進一步地，步驟2具體包括：
30、2.1、調節探測器的偏擺角度和俯仰角度，使得探測器的靶面與第二干涉儀鏡頭的光軸垂直；
31、2.2、基于探測器上的光斑移動量調節干涉儀本體的姿態，并沿靠近或遠離分光棱鏡的方向調節探測器的位置，直至干涉儀本體測得的波前power和探測器靶面上的光斑最小；
32、2.3、調節高精度測角系統位置及角度，使其與第二平面反射鏡實現自準。
33、進一步地，步驟3具體為：
34、通過探測器獲取m幅第一圖片，對每幅第一圖片中的光斑質心位置進行平均，得到初始光斑位置圖片a，基于初始光斑位置圖片a將探測器接收到的光斑調節至其靶面中心，m≥50。
35、進一步地，步驟4具體為：
36、調節第二平面反射鏡的偏擺姿態，使得探測器上的光斑靠近其靶面一側邊緣，通過探測器獲取m幅第二圖片，對每幅第二圖片中的光斑質心位置進行平均，得到光斑位置圖片b1，通過高精度測角系統監測獲取第二平面反射鏡的偏擺角度θ1。
37、進一步地，步驟5具體為：
38、調節第二平面反射鏡的偏擺姿態，使得探測器上的光斑靠近其靶面另一側邊緣，通過探測器獲取m幅第三圖片，對每幅第三圖片中的光斑質本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，所述光學系統包括相對設置的光學系統主鏡(3)和光學系統次鏡(4)；
2.根據權利要求1所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于：所述第二平面反射鏡(2)的口徑大于光學系統主鏡(3)的口徑，其面形均方根誤差小于1/40波長；
3.根據權利要求1或2所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于：所述探測器(9)為CCD相機；
4.一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，采用權利要求1-3任一所述的長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，其特征在于，步驟2具體包括：
6.根據權利要求5所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，其特征在于，步驟3具體為：
7.根據權利要求6所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，其特征在于，步驟4具體為：
8.根據權利要求7所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，其特征在于，步驟5具體為：<...
【技術特征摘要】
1.一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，所述光學系統包括相對設置的光學系統主鏡(3)和光學系統次鏡(4)；
2.根據權利要求1所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于：所述第二平面反射鏡(2)的口徑大于光學系統主鏡(3)的口徑，其面形均方根誤差小于1/40波長；
3.根據權利要求1或2所述的用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于：所述探測器(9)為ccd相機；
4.一種用于長焦距光學系統的焦距高精度檢測方法，采用權利要求1-3任一所述的長焦距光學系統的焦距高精度檢測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的用于長焦...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄂可偉，張泊泊，羅勇強，薛勛，劉尚闊，馮方，王濤，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。