本发明专利技术公开了一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其方案为：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系统后携带被测系统(3)的焦距信息，然后依次经过栅线之间存在很小角度的主尺光栅(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)，计算机对采集的莫尔条纹处理后即可得到被测元件焦距。本发明专利技术结构简单、莫尔条纹质量号、自动化程度和系统测量精度均很高，可以用于长焦距的高精确自动化测量。
【技术实现步骤摘要】
一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置
本专利技术属于光学精密测试
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：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，本专利技术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。本专利技术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是本专利技术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专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示，本实施例长焦距测量装置包括：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，主尺光栅4和基尺光栅6的栅线之间均存在很小角度。本实施例长焦距测量装置还包括：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，在保证与基尺光栅6平行的前提下，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，提高测量装置的自动化程度和装置测量精度。本实施例中，旋转毛玻璃7具有一定旋转速度，作为装置的成像屏，通过调节毛玻璃的旋转速度可以消除莫尔条纹图像中的激光散斑噪声，提高莫尔条纹对比度的自动化判断精度和倾角求解精度，进而提高系统的测量精度。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。参阅图2，装置测量流程为：1、系统装调，保证测量装置光轴一致；2、测量主尺光栅(4)和基尺光栅(6)栅线夹角和光栅间距基础量；3、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；4、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；5、计算两组莫尔条纹的夹角，按式(1)即可计算被测元件的焦距。由以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下显著特点：1、本装置采用电动位移台实现主尺光栅的高精度直线运动，通过计算机判断莫尔条纹对比度实现主尺光栅与基尺光栅间距的调节，进而实现莫尔条纹对比度的自动调节功能，提高了测量装置的自动化程度和装置测量精度。2、本装置系统成像屏为具有一定旋转速度的毛玻璃接受屏，可以消除莫尔条纹图像中的激光散斑噪声，提高了莫尔条纹对比度的自动化判断精度和倾角求解精度，进而提高了系统的测量精度。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其特征在于，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。
【技术特征摘要】
1.一种具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的具有条纹对比度自动调节功能的长焦距测量装置，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的具有条纹对比度自动调节功能的长焦距...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈好，蒋泽伟，贾静，张浩，赵琦，樊红英，胡绍云，孟庆安，王询，何易德，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51
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