專利名稱：一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，尤其涉及一種激光用準(zhǔn)直和聚焦透鏡焦距及波前畸變參數(shù)自動(dòng)測量裝置。
背景技術(shù)：
在神光三主機(jī)裝置大科學(xué)工程研究中，對于強(qiáng)激光的準(zhǔn)直和聚焦及對其參數(shù)取樣診斷都大量需要各類口徑尺寸和焦距長短不同的透鏡，并且透鏡的焦距及傳輸波前畸變直接影響激光的傳輸質(zhì)量和性能，從而達(dá)不到要求的指標(biāo)。為了使激光達(dá)到良好傳輸質(zhì)量就必須嚴(yán)格控制傳輸透鏡的焦距和波前，因此透鏡的焦距和波前精確測量就顯得非常重要。 目前測量透鏡焦距和波前畸變分別用兩套設(shè)備，其中透鏡焦距使用放大倍率法測量。具體是激光經(jīng)過平行光管準(zhǔn)直后進(jìn)入透鏡，在平行光管焦面處放置雙狹縫目標(biāo)板，狹縫目標(biāo)板通過透鏡成像在其焦面上并用CXD接收圖像進(jìn)行判讀計(jì)算透鏡焦距。缺點(diǎn)是測量透鏡時(shí)， 由于透鏡會產(chǎn)生球差導(dǎo)致成像不清晰而影響圖像判讀，使透鏡焦距測量誤差大，另外由于受到平光管焦距限制而使透鏡焦距的測量范圍覆蓋不了神光三主機(jī)透鏡焦距范圍的需求。 透鏡波前畸變采用干涉儀進(jìn)行測量，缺點(diǎn)是干涉儀只能測量透鏡的單個(gè)面的面型不能真正測量透鏡的傳輸波前，這樣會產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，另外干涉儀測量使用的激光波長與實(shí)際波長不一致也會產(chǎn)生誤差。用以上兩種裝置測量透鏡的焦距和波前都會產(chǎn)生較大的誤差，不能進(jìn)行及時(shí)修正而導(dǎo)致激光的傳輸性能和質(zhì)量受到影響。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種測量范圍大、 穩(wěn)定性高、重復(fù)性好，測量結(jié)果置信度高的透鏡焦距及波前畸變測量裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特殊之處在于所述透鏡焦距及波前畸變測量裝置包括激光器、半透半反平面鏡、 平面反射鏡以及焦距及波前畸變控制單元；所述半透半反平面鏡和平面反射鏡依次設(shè)置于激光器出射光路上；所述焦距及波前畸變控制單元設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上。上述焦距及波前畸變控制單元包括控制與采集計(jì)算機(jī)、測角儀以及焦距及波前畸變測量單元；所述控制與采集計(jì)算機(jī)與測角儀相連；所述控制與采集計(jì)算機(jī)控制測角儀帶動(dòng)平面反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄平面反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值；所述焦距及波前畸變測量單元設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上；所述焦距及波前畸變測量單元和控制與采集計(jì)算機(jī)相連。上述焦距及波前畸變測量單元包括CCD探測器、哈特曼傳感器以及電控平移臺； 所述CXD探測器設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上；所述CCD探測器采集經(jīng)半透半反平面鏡反射后光束并判讀計(jì)算待測透鏡的焦距；所述哈特曼傳感器采集經(jīng)半透半反平面鏡反射后的光束波前圖像；所述CCD探測器以及哈特曼傳感器置于電控平移臺上；所述電控平移臺和控制與采集計(jì)算機(jī)相連；所述采集與控制計(jì)算機(jī)控制電控平移臺帶動(dòng)哈特曼傳感器運(yùn)動(dòng)。上述焦距及波前畸變測量單元還包括準(zhǔn)直鏡，所述準(zhǔn)直鏡與哈特曼傳感器相連。上述激光器與CXD探測器相距半透半反鏡中心的距離是相等的。上述激光器是光纖激光器。上述C⑶探測器是全幀光譜級科學(xué)(XD、幀轉(zhuǎn)移科學(xué)CCD、L3ViSion相機(jī)或COMS圖
像傳感器。上述測角儀是0. 05秒電控精密轉(zhuǎn)臺或0. 01秒電控測角儀。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供了一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，該裝置利用光纖激光器、 半透半反平面鏡、精密測角儀、平面反射鏡和CCD探測器組合，采用自準(zhǔn)直的原理準(zhǔn)確測量透鏡的焦距；采用自準(zhǔn)直的原理準(zhǔn)確測量光束鏡經(jīng)透鏡傳輸后的波前畸變；可同時(shí)測量透鏡的焦距和軸上、軸外波前畸變，測量透鏡的焦距和口徑不受限制，測量范圍大；利用不同波長激光器，可以擴(kuò)展測量神光三主機(jī)中在不同波長條件下使用的準(zhǔn)直、聚焦、取樣透鏡；測量的透鏡焦距和波前，穩(wěn)定性高、重復(fù)性好，測量結(jié)果置信度高；使透鏡焦距和波前測量的自動(dòng)化程度大幅度提高，適用于批量化檢驗(yàn)，節(jié)省了勞動(dòng)力和成本。

圖1是本實(shí)用新型所提供的透鏡焦距及波前畸變測量裝置的較佳的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型提供了一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，該裝置包括激光器1、半透半反平面鏡2、平面反射鏡3以及焦距及波前畸變控制單元；半透半反平面鏡2和平面反射鏡3依次設(shè)置于激光器出射光路上。焦距及波前畸變控制單元包括控制與采集計(jì)算機(jī)9、測角儀4以及焦距及波前畸變測量單元；控制與采集計(jì)算機(jī)9與測角儀4相連；控制與采集計(jì)算機(jī)9控制測角儀4帶動(dòng)平面反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄平面反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值；焦距及波前畸變測量單元和控制與采集計(jì)算機(jī)9相連。焦距及波前畸變測量單元包括CXD探測器5、哈特曼傳感器6以及電控平移臺8 ； CCD探測器5設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡3反射至半透半反平面鏡2上并沿半透半反平面鏡2反射后的反射光路上；CCD探測器5采集經(jīng)半透半反平面鏡2反射后光束并判讀計(jì)算待測透鏡10的焦距；哈特曼傳感器6采集經(jīng)半透半反平面鏡2反射后光束的波前圖像；CCD探測器5以及哈特曼傳感器6置于電控平移臺8上；電控平移臺8和控制與采集計(jì)算機(jī)9相連； 采集與控制計(jì)算機(jī)9控制電控平移臺8帶動(dòng)哈特曼傳感器6運(yùn)動(dòng)。激光器可以是光纖激光器1或其他型號的激光器都是可行的。激光器要求功率短期內(nèi)穩(wěn)定，波長可根據(jù)實(shí)際需求定制，此處光纖激光器與CCD探測器相距半透半反鏡中心距離相等。CXD探測器5可以是全幀光譜及科學(xué)(XD，例如型號(XD30-11或(XD42-40 ；還可以是幀轉(zhuǎn)移科學(xué)(XD，例如型號是(XD39-01或(XD47-20 ；當(dāng)然，C⑶探測器5還可以是L3Vision相機(jī)或COMS圖像傳感器。上述測角儀是0. 05秒電控精密轉(zhuǎn)臺或0. 01秒電控測角儀等。本實(shí)用新型在工作時(shí)，首先將被測透鏡10放置平面反射鏡3前面，開啟光纖激光器1使光束通過半透半反平面鏡2與被測透鏡10后經(jīng)平面反射鏡3返回，前后左右調(diào)節(jié)被測透鏡10使反射光束的焦點(diǎn)經(jīng)半透半反平面鏡2后聚焦在CCD探測器5靶面上，采集與控制計(jì)算機(jī)9控制精密測角儀4帶動(dòng)平面反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度范圍并記錄角度值，CCD探測器5采集光束的聚焦點(diǎn)圖像并采用像元細(xì)分技術(shù)判讀計(jì)算透鏡焦距。采集與控制計(jì)算機(jī)9 控制電控平移臺8帶動(dòng)準(zhǔn)直鏡7和哈特曼傳感器6運(yùn)動(dòng)，使準(zhǔn)直鏡7的焦面與返回的光束聚焦點(diǎn)重合，哈特曼傳感器6采集光束經(jīng)透鏡后的波前圖像，計(jì)算透鏡波前畸變。
權(quán)利要求1.一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述透鏡焦距及波前畸變測量裝置包括激光器、半透半反平面鏡、平面反射鏡以及焦距及波前畸變控制單元；所述半透半反平面鏡和平面反射鏡依次設(shè)置于激光器出射光路上；所述焦距及波前畸變控制單元設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述焦距及波前畸變控制單元包括控制與采集計(jì)算機(jī)、測角儀以及焦距及波前畸變測量單元；所述控制與采集計(jì)算機(jī)與測角儀相連；所述控制與采集計(jì)算機(jī)控制測角儀帶動(dòng)平面反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄平面反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值；所述焦距及波前畸變測量單元設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上；所述焦距及波前畸變測量單元和控制與采集計(jì)算機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述焦距及波前畸變測量單元包括CCD探測器、哈特曼傳感器以及電控平移臺；所述CCD探測器設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上；所述CCD 探測器采集經(jīng)半透半反平面鏡反射后光束并判讀計(jì)算待測透鏡的焦距；所述哈特曼傳感器采集半透半反平面鏡反射后光束的波前圖像；所述CCD探測器以及哈特曼傳感器置于電控平移臺上；所述電控平移臺和控制與采集計(jì)算機(jī)相連；所述采集與控制計(jì)算機(jī)控制電控平移臺帶動(dòng)哈特曼傳感器運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述焦距及波前畸變測量單元還包括準(zhǔn)直鏡，所述準(zhǔn)直鏡與哈特曼傳感器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于 所述激光器與CCD探測器相距半透半反鏡中心的距離是相等的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述激光器是光纖激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述CCD探測器是全幀光譜級科學(xué)(XD、幀轉(zhuǎn)移科學(xué)(XD、L3Vision相機(jī)或COMS圖像傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡焦距及波前畸變測量裝置，其特征在于所述測角儀是 0. 05秒電控精密轉(zhuǎn)臺或0. 01秒電控測角儀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種透鏡焦距及波前畸變測量裝置，該透鏡焦距及波前畸變測量裝置包括激光器、半透半反平面鏡、平面反射鏡以及焦距及波前畸變控制單元；半透半反平面鏡和平面反射鏡依次設(shè)置于激光器出射光路上；焦距及波前畸變控制單元設(shè)置于經(jīng)平面反射鏡反射至半透半反平面鏡上并沿半透半反平面鏡反射后的反射光路上。本實(shí)用新型提供了一種測量范圍大、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好，測量結(jié)果置信度高的透鏡焦距及波前畸變測量裝置。
文檔編號G01M11/02GK201983921SQ20102066378
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者張 杰, 段亞軒, 趙建科, 陳永全 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所