横向相减差动共焦超长焦距测量方法技术

技术编号:21568310 阅读:37 留言:0更新日期:2019-07-10 14:39
本发明专利技术公开的横向相减差动共焦超长焦距测量方法,属于光学精密测量技术领域。本发明专利技术在共焦测量系统中,首先在CCD探测的艾里斑图像上通过软件设置大、小虚拟针孔探测区域并将其探测的两条共焦特性曲线通过相减处理来锐化共焦特性曲线,其次将锐化共焦特性曲线进行差动相减处理来得到轴向高灵敏的差动共焦特性曲线,然后利用该差动共焦特性曲线零点与差动共焦测量系统焦点精确对应所述特性对被测超长焦距测量时各顶点位置进行高精度定焦寻位,最后通过光线追迹补偿计算来精确得到超长焦距,实现超长焦距的高精度测量。本发明专利技术具有测量精度高、抗环境干扰能力强和结构简单等优势,在光学精密测量技术领域具有广泛的应用前景。

Transverse phase subtraction differential confocal ultra-long focal length measurement method

【技术实现步骤摘要】
横向相减差动共焦超长焦距测量方法
本专利技术涉及一种横向相减差动共焦超长焦距测量方法,属于光学元件参数精密测量
技术背景长焦距光学元件广泛应用于激光核聚变、空间光学系统和高能激光器等大型光学系统研究领域中。然而,长焦距透镜焦距值的高精度测量一直是光学测试领域尚未解决的一大难题,其测量精度也直接影响了大型光学系统的成像质量和使用性能。因此,寻找一种长焦距的高精度测量方法具有很重要的应用价值,也是激光核聚变、空间光学仪器和高能激光器等国家重大专项和国家重大工程项目的研制和装调中亟待解决的技术瓶颈。目前,针对长焦距的高精度测量,国内外研究者已经提出了很多不同的测量方法,这些测量方法总体上可分为两类。第一类是基于传统的几何成像原理的测量方法。比如,1999年在“JournalofOpticalTechnology”中发表的“Measuringthefocallengthsoflong-focusopticalsystems”一文中,作者提出在准直光路中插入一个小角度光楔,通过测量光学系统焦平面上有/无光楔时像的位置变化来获得被测焦距值的测量方法,该方法对25000mm焦距的相对测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.横向相减差动共焦超长焦距测量方法,其特征在于:包括以下步骤,a)打开点光源(1),调整平面反射镜(6)使其与参考透镜(4)和准直透镜(3)共光轴,点光源(1)发出的光透过分束镜(2)、准直透镜(3)和参考透镜(4)后汇聚成测量光束(5)聚焦在平面反射镜(6)上;b)平面反射镜(6)反射的聚焦测量光束(5)再经参考透镜(4)和准直透镜(3)后被分束镜(2)反射进入到横向相减差动共焦探测系统(7),测量光束形成的焦前测量艾里斑(13)被CCD探测器(10)探测,焦后测量艾里斑(16)被CCD探测器(12)探测;c)沿光轴方向移动平面反射镜(6)使测量光束(5)的焦点A点与平面反射镜(6)的顶点...

【技术特征摘要】
1.横向相减差动共焦超长焦距测量方法,其特征在于:包括以下步骤,a)打开点光源(1),调整平面反射镜(6)使其与参考透镜(4)和准直透镜(3)共光轴,点光源(1)发出的光透过分束镜(2)、准直透镜(3)和参考透镜(4)后汇聚成测量光束(5)聚焦在平面反射镜(6)上;b)平面反射镜(6)反射的聚焦测量光束(5)再经参考透镜(4)和准直透镜(3)后被分束镜(2)反射进入到横向相减差动共焦探测系统(7),测量光束形成的焦前测量艾里斑(13)被CCD探测器(10)探测,焦后测量艾里斑(16)被CCD探测器(12)探测;c)沿光轴方向移动平面反射镜(6)使测量光束(5)的焦点A点与平面反射镜(6)的顶点位置重合;在所述顶点位置附近相对轴向扫描平面反射镜(6),将横向相减差动共焦探测系统(7)中焦前大虚拟针孔探测域(14)探测的焦前大虚拟针孔探测共焦特性曲线(19)IB1(z,-uM)和焦前小虚拟针孔探测域(15)探测的焦前小虚拟针孔探测共焦特性曲线(20)IS1(z,-uM)进行相减处理,得到半高宽压缩的焦前横向相减锐化共焦特性曲线(21)I1(z,-uM)=IS1(z,-uM)-γIB1(z,-uM);将横向相减差动共焦探测系统(7)中焦后大虚拟针孔探测域(17)探测的焦后大虚拟针孔探测共焦特性曲线(22)IB2(z,+uM)和焦后小虚拟针孔探测域(18)探测到的焦后小虚拟针孔探测共焦特性曲线(23)IS2(z,+uM)进行相减处理,得到半高宽压缩的焦后横向相减锐化共焦特性曲线(24)I2(z,+uM)=IS2(z,+uM)-γIB2(z,+uM),其中z为轴向坐标,γ为调节因子,uM为焦前CCD探测器(10)偏离焦前显微物镜(9)焦平面的距离M的归一化距离,也是焦后CCD探测器(12)偏离焦后显微物镜(11)焦平面的距离M的归一...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵维谦邱丽荣
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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