本发明专利技术一种衍射元件的计算机辅助对心装校装置及方法，包括车床主轴、位置传感器、卡盘、专用夹具、驱动器、螺纹压圈、镜座、硅胶、衍射元件、车床导轨、车刀、分化板、超长工作距显微物镜、光源、半反半透镜、CCD相机、CCD成像透镜组、计算机、十字标记；在衍射元件中心加工出用于对心的特殊十字标记，对心检测单元检测对心偏差的同时，计算机根据位置传感器反馈的位置数据自动调节卡盘位置，直到对心精度满足公差要求，卡盘的自动调节停止。最后定心车削装有衍射元件的镜座再装入镜筒。该方法和装置解决了衍射元件对心装校时无法产生对心球心像、手动调节卡盘效率低和精度低等问题，实现衍射元件对心装校的计算机辅助控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高精度光机系统装校
，涉及一种折衍混合成像系统中衍射元件的计算机辅助对心装校方法及装置的改进和创新。
技术介绍
折衍混合成像系统中，用衍射元件替代传统光学元件，可以明显减少光学元件的使用数目，使系统结构简单、体积小、重量轻。利用衍射元件灵活的波前调制能力、高设计自由度以及位相变换特性，折衍混合成像系统可以有效校正色差、球差、像散等像差，获得比传统光学系统更好的像质。折衍混合成像系统的出现使轻小型、阵列化、集成化光机系统的应用成为现实。通常性能越好的折衍混合成像系统其衍射元件的对心精度要求越高，故衍射元件的对心装校是实现高性能折衍混合成像系统的关键。现有的光学元件对心装校方法要用手动方式调节镜片位移，精度和效率较低。另外，现有光学元件对心装校方法需要人眼主观判读光学元件的球心像，而衍射元件表面具有微细结构，无法产生用于对心的球心像。因此，现有光学元件对心装校方法不适用于衍射元件的高精度对心装校。
技术实现思路
本专利技术目的是解决传统的光学元件对心装校中需要人眼主观判读元件用于对心的球心像，而衍射元件无法产生球心像；传统光学元件对心装校中需要手动调节镜片位移，误差大且效率低的技术问题，为解决以上问题，本专利技术提供一种折衍混合成像系统中衍射元件的计算机辅助对心装校方法及装置。本专利技术第一方面提供一种折衍混合成像系统中衍射元件的计算机辅助对心装校装置，所述装置包括:车床主轴、位置传感器、卡盘、专用夹具、驱动器、螺纹压圈、镜座、硅胶、衍射元件、车床导轨、车刀、对心检测单元组成对心装校装置，对心检测单元包括分化板、超长工作距显微物镜、光源、半反半透镜、CCD相机、CCD成像透镜组、计算机、十字标记；其中:位置传感器，安置于卡盘中心位置，位置传感器用于记录卡盘中心位置实时变化值；卡盘，与车床主轴同轴线安装，卡盘具有一个与主轴线垂直的垂直面；专用夹具，由卡盘的四个爪夹持在卡盘中间的位置，专用夹具的底端面靠在卡盘的垂直面上，专用夹具的上端面与镜座一端的螺纹连接；四个驱动器，均匀布置在卡盘的圆柱面上，用以驱动卡盘；螺纹压圈，与镜座通过自身螺纹旋紧，将衍射元件固定在镜座和压圈之间；硅胶，注在镜座径向的孔里；车床导轨，在主轴的下方，且与主轴平行；十字标记，利用车刀浮雕在衍射元件的表面同心圆的中心；超长工作距显微物镜、分化板、半反半透镜、光源、CXD成像透镜组、CXD相机与车床主轴同轴线且依次安装在车床导轨上；超长工作距显微物镜，放置于衍射元件附近，用于观测分化板上十字图形经衍射元件的衍射面反射的像、以及衍射元件中心的十字标记；分化板上有十字图形，该十字图形被超长工作距显微物镜投影到衍射元件衍射面上，并被衍射面反射后成像在CCD相机，通过成像情况判断衍射元件的衍射面是否精确定位在长工作距显微物镜的焦面上；半反半透镜，将光源的照明光反射到分化板和衍射元件上；CXD成像透镜组，将超长工作距显微物镜观测到的像投影到CXD相机上；计算机，分别与四个驱动器连接，用于微量控制卡盘在水平和垂直方向的位移，以改变衍射元件上十字标记相对于主轴轴线的位置；计算机，连接位置传感器，读取位置传感器反馈的卡盘中心位置实时变化值自动调节卡盘，调节到所需实时变化值范围内之后自动停止；计算机的端口与CXD相机的端口连接；(XD相机单帧采集衍射元件上的十字标记旋转一圈N个位置的图像信息并传送给计算机，计算机经过图像处理得出衍射元件上十字标记旋转一圈的轨迹半径值，并自动求出对心偏差值，N为整数。本专利技术第二方面提供一种衍射元件的计算机辅助对心装校的方法，所述对心装校的步骤如下:步骤S1:通过光刻技术在衍射元件中心加工出用于对心的十字标记，所述十字标记不影响成像且不会产生杂散光；步骤S2:将镜座径向打孔，并通过孔注硅胶和安装螺纹压圈的方式，将中心有十字标记的衍射元件固定到镜座中，镜座径向留有车削余量；步骤S3:将带衍射元件的镜座用专用夹具固定在卡盘上；步骤S4:同时利用位置传感器将卡盘的中心位置实时变化的中心位置数据反馈给计算机；同时计算机根据中心位置数据和对心偏差值发出指令自动调节卡盘，用以改变衍射元件的位置，使十字标记的中心逐渐移到主轴上，同时对心检测单元仍在自动检测衍射元件中心的十字标记与主轴的对心偏差，如果不满足公差要求卡盘继续自动调节，如果满足公差要求卡盘的自动调节停止；步骤S5:将带有衍射元件的镜座装入镜筒。本专利技术的有益效果是:该方法和装置采用计算机控制，实现了衍射元件对心装校自动闭环反馈控制。解决了显微镜、大相对口径望远镜等折衍混合成像系统中衍射元件需要的高精度对心装校问题。十字标记为不影响成像且不会产生杂散光，以此来解决衍射元件无球心像的问题。(I)在衍射元件中心加工特殊十字标记，既不影响成像又不会产生杂散光。以此本专利技术方法和装置解决了衍射元件对心装校时无法产生对心球心像、手动调节卡盘效率低和精度低等问题，实现了衍射元件对心装校的计算机辅助控制。(2)车床导轨上装有自制对心检测系统，十字标记通过系统成像后经高速CXD单帧采集传送给计算机，计算机经过图像处理得处十字标记运动轨迹半径值，求出对心偏差。解决了人眼主观判断衍射元件中心标记像点位置误差大的问题。(3)采用电动内球头四爪卡盘，通过计算机控制卡盘驱动器改变衍射元件中心十字标记的位置，解决手动调节效率低、误差大的问题。(4)计算机可以根据卡盘上位置传感器反馈的位置数据来自动调节电动卡盘，解决了手动调节卡盘效率低、精度低的问题。(5)对心偏差的检测、位置数据的反馈和卡盘的自动调节，这三项同时进行。实现了衍射元件计算机辅助对心装校的自动闭环反馈控制。附图说明图1为本专利技术的一种折衍混合成像系统中衍射元件的计算机辅助对心装校装置示意图；图2为本专利技术的一种折衍混合成像系统中衍射元件的计算机辅助对心装校方法的操作流程图；图3为本专利技术中衍射元件中心加工的十字标记示意图；图4为本专利技术中衍射元件中心十字标记经对心检测系统中高速CCD单帧采集其旋转一圈N(此图N取8)个位置的图像示意图；图5为本专利技术中衍射元件中心十字标记转一圈N(此图N取8)个位置图像经计算机处理后得出的图像。附图标记说明I是车床主轴2是位置传感器；3是卡盘；4是专用夹具；5是驱动器；6是螺纹压圈；7是镜座；8是硅胶；9是衍射元件；10是车床导轨；11是车刀；12是分化板；13是超长工作距显微物镜；14是光源；15是半反半透镜；16 是 CCD 相机；17是(XD成像透镜组；18是计算机；19是衍射元件中心的十字标记；191 198是衍射元件中心十字标记旋转一圈8个位置的图像。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和装置等的优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术方法和装置中采用计算机控制衍射元件的对心，提高了衍射元件对心装校的精度和效率，实现了衍射元件对心装校的自动闭环反馈控制。将传统的光学镜片车床对心装校方法改进并创新。通过光刻技术在衍射元件中心加工出用于对心的特殊十字标记。采用由高精密车床、自制对心检测系统、电动内球头四爪卡盘、驱动器、位置传感器和计算机等自制组装的对心装校装置作为主要对心装校设备。该方法适用于基底面形为平面、球面或非球面的衍射元件9。如图1所示本专利技术的衍射元件的计算机辅助对心装校装置，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种衍射元件的计算机辅助对心装校装置，其特征在于，所述装置包括：车床主轴、位置传感器、卡盘、专用夹具、驱动器、螺纹压圈、镜座、硅胶、衍射元件、车床导轨、车刀、对心检测单元组成对心装校装置，对心检测单元包括分化板、超长工作距显微物镜、光源、半反半透镜、CCD相机、CCD成像透镜组、计算机、十字标记；其中：位置传感器，安置于卡盘中心位置，位置传感器用于记录卡盘中心位置实时变化值；卡盘，与车床主轴同轴线安装，卡盘具有一个与主轴线垂直的垂直面；专用夹具，由卡盘的四个爪夹持在卡盘中间的位置，专用夹具的底端面靠在卡盘的垂直面上，专用夹具的上端面与镜座一端的螺纹连接；四个驱动器，均匀布置在卡盘的圆柱面上，用以驱动卡盘；螺纹压圈，与镜座通过自身螺纹旋紧，将衍射元件固定在镜座和压圈之间；硅胶，注在镜座径向的孔里；车床导轨，在主轴的下方，且与主轴平行；十字标记，利用车刀浮雕在衍射元件的表面同心圆的中心；超长工作距显微物镜、分化板、半反半透镜、光源、CCD成像透镜组、CCD相机与车床主轴同轴线且依次安装在车床导轨上；超长工作距显微物镜，放置于衍射元件附近，用于观测分化板上十字图形经衍射元件的衍射面反射的像、以及衍射元件中心的十字标记；分化板上有十字图形，该十字图形被超长工作距显微物镜投影到衍射元件衍射面上，并被衍射面反射后成像在CCD相机，通过成像情况判断衍射元件的衍射面是否精确定位在长工作距显微物镜的焦面上；半反半透镜，将光源的照明光反射到分化板和衍射元件上；CCD成像透镜组，将超长工作距显微物镜观测到的像投影到CCD相机上；计算机，分别与四个驱动器连接，用于微量控制卡盘在水平和垂直 方向的位移，以改变衍射元件上十字标记相对于主轴轴线的位置；计算机，连接位置传感器，读取位置传感器反馈的卡盘中心位置实时变化值自动调节卡盘，调节到所需实时变化值范围内之后自动停止；计算机的端口与CCD相机的端口连接；CCD相机单帧采集衍射元件上的十字标记旋转一圈N个位置的图像信息并传送给计算机，计算机经过图像处理得出衍射元件上十字标记旋转一圈的轨迹半径值，并自动求出对心偏差值，N为整数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，王彦钦，杨欢，张鸶懿，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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