高精度位置检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高精度位置检测装置及方法，属于光学检测领域。该装置包括：短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、全反射镜、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、聚焦透镜、检偏器、传感器、两个1/4波片和变焦透镜，各部件形成参考光路和测量光路。参考光路中不同分支的光程差是固定的并且不相同，假设测试范围为L，参考光路包括n支，为了测试L长度的光学表面间距，可动镜片只需要移动L/n的距离，通过分析可动镜片位置以及干涉条纹的中心位置，就可以准确知道被测系统L范围中包括不同光学表面的位置。该检查装置具有检测范围大且可动镜片移动范围小，结构简单，测量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
高精度位置检测装置及方法
本专利技术涉及光学检测领域，特别是涉及一种利用光进行检测的高精度位置检测装置及方法。
技术介绍
在复杂高精度的光学系统中，需要对装配后的光学镜片之间的间隔进行测试，由于已经装配好，无法使用机械的办法进行测试，只能采取非接触的方式进行检查，一种较适合该应用的是采用短相干光源方法进行，参见SPIE文献“Contact-freeon-axismetrologyforthefabricationandtestingofcomplexopticalsystems”，该文献中给出的方法使用迈克尔逊的干涉仪结构原理，通过移动参考臂中的可动镜片位置和被测光学表面匹配的方法，测试光学系统中不同光学表面的位置。图1示意了这种检测设备的原理结构，短相干光源1发出的短相干波长的光经过耦合器3(类似于分光器)后，一路通过可变焦镜头5进入被测光学系统4，另一路通过准直镜6进入可移动的反射镜7，两路光反射后经过耦合器3，进入传感器2，当两路光的光程差相同时，形成干涉条纹，否则只是光强的简单叠加，通过测试干涉条纹的轮廓和反射镜的位置，就可以准确知道光学系统中不同光学表面的间距。在这种检测设备中，可动镜片的移动范围和光学系统的最大工作间隔一致，所以当光学系统的间隔较大时，可动镜片的移动和检测范围也需要跟着扩大，而要在大范围内实现高精度检测是非常困难的，同时大范围移动增加了设备的尺寸，减低了设备的可靠性，使得整个设备的成本急剧增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高精度位置检测装置及方法，其结构紧凑，能在较短的移动范围内实现较长光学距离的高精度检测，解决目前在大范围内、移动镜片检测设备精度较低且尺寸较大的问题。解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种高精度位置检测装置，包括：短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、全反射镜、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、聚焦透镜、检偏器、传感器、两个1/4波片和变焦透镜；其中，所述短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端、全反射镜的出射端、耦合透镜和末端反射式光纤分束器排列成第一光路；所述聚焦透镜、第二1/4波片、所述分光器、检偏器、变焦透镜和传感器排列成第二光路；所述第二光路与第一光路经所述分光器交汇，所述第二光路与第一光路中的短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端所在的光路垂直；所述全反射镜能在所述第一光路中移动位置。本专利技术还提供一种高精度位置检测方法，采用本专利技术的检测装置，包括以下步骤：将被测光学系统的光学表面的球心设置在所述检测装置的聚焦透镜的焦点处；所述检测装置在其短相干光源发出光后，经其分光器形成的参考光路和测量光路形成干涉，其传感器接收测量光与参考光进行干涉形成的干涉条纹；通过移动全反射镜的位置以及所述干涉条纹的中心位置，确定所述被测光学系统中不同光学表面的位置。本专利技术的有益效果：通过短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、全反射镜、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、聚焦透镜、检偏器、传感器、两个1/4波片和变焦透镜配合可形成具有参考光路和测量光路的检测装置。该装置的可动的全反射镜只需要移动L/n的距离，即可测量L长度的光学表面间距，通过分析全反射镜的位置以及干涉条纹的中心位置，就可以准确知道被测系统在L长度范围中包括不同光学表面的位置，具有检测范围大且可动的全反射镜移动范围小，结构简单，测量精度高的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为现有商用短相干测试系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例的检测装置结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供一种高精度位置测量装置，是一种结构紧凑，在较短的移动范围内可实现较长光学距离的高精度检测，解决目前检测设备要在大范围内，移动镜片测试精度和设备尺寸较大的问题，如图1所示，该检测装置包括：短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、全反射镜502、耦合透镜503、末端反射式光纤分束器504、聚焦透镜402、检偏器601、传感器603、两个1/4波片501、502和变焦透镜602；其中，所述短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、第一1/4波片501和全反射镜502的入射端502、全反射镜502的出射端、耦合透镜503和末端反射式光纤分束器504排列成第一光路；所述聚焦透镜402、第二1/4波片401、所述分光器305、检偏器601、变焦透镜602和传感器603排列成第二光路；所述第二光路与第一光路经所述分光器305交汇，所述第二光路与第一光路中的短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、第一1/4波片501和全反射镜502的入射端所在的光路垂直；所述全反射镜502能在所述第一光路中移动位置。上述装置中，由所述短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器、第一1/4波片51、全反射镜502的入射端、全反射镜502的出射端、耦合透镜503、末端反射式光纤分束器504、所述末端反射式光纤分束器504、所述耦合透镜503、所述全反射镜502的出射端、所述全反射镜502的入射端、所述第一1/4波片501、检偏器601、变焦透镜602和传感器603构成参考光路。上述参考光路中，从所述短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、第一1/4波片501、全反射镜502的入射端、全反射镜502的出射端、耦合透镜503至末端反射式光纤分束器504构成进程参考光路；从末端反射式光纤分束器504至所述耦合透镜503、所述全反射镜502的出射端、所述全反射镜502的入射端、所述第一1/4波片501、检偏器601、变焦透镜602和传感器603构成回程参考光路。由所述短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、第二1/4波片401、聚焦透镜402、所述聚焦透镜402、所述第二1/4波片401、所述分光器305、检偏器601、变焦透镜602和传感器603构成测量光路。上述测量光路中，从所述短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、1/2波片304、分光器305、第二1/4波片401、聚焦透镜402再到被测光学系统403构成进程测量光路；从被测光学系统403至所述聚焦透镜402、所述第二1/4波片401、所述分光器305、检偏器601、变焦透镜602和传感器603构成回程测量光路。上述检测装置中，末端反射式光纤分束器504为：具有一个入射端，n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度位置检测装置，其特征在于，包括：短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、全反射镜、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、聚焦透镜、检偏器、传感器、两个1/4波片和变焦透镜；其中，所述短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端、全反射镜的出射端、耦合透镜和末端反射式光纤分束器排列成第一光路；所述聚焦透镜、第二1/4波片、所述分光器、检偏器、变焦透镜和传感器排列成第二光路；所述第二光路与第一光路经所述分光器交汇，所述第二光路与第一光路中的短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端所在的光路垂直；所述全反射镜能在所述第一光路中移动位置。

【技术特征摘要】
1.一种高精度位置检测装置，其特征在于，包括：短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、全反射镜、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、聚焦透镜、检偏器、传感器、两个1/4波片和变焦透镜；其中，所述短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端、全反射镜的出射端、耦合透镜和末端反射式光纤分束器排列成第一光路；所述末端反射式光纤分束器为：具有一个入射端，n路分支出射端，且各出射端末端均设有反射膜的能分出存在不同的光程差的n路光的光纤分束器；所述聚焦透镜、第二1/4波片、所述分光器、检偏器、变焦透镜和传感器排列成第二光路；所述第二光路与第一光路经所述分光器交汇，所述第二光路与第一光路中的短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片和全反射镜的入射端所在的光路垂直；所述全反射镜能在所述第一光路中移动位置；所述第一光路中的起偏器的角度能调整。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中，由所述短相干光源、准直透镜、起偏器、1/2波片、分光器、第一1/4波片、全反射镜的入射端、全反射镜的出射端、耦合透镜、末端反射式光纤分束器、所述末端反射式光纤分束器、所述耦合透镜、所述全反射镜的出射端、所述全反射镜的入...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓君，白春，伏碧德，龚婧瑶，
申请(专利权)人：辽宁科旺光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：