專利名稱：空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，特別涉及能夠調(diào)整
兩臂光柵刻線相對傾角的裝置和實時檢測裝調(diào)圖像效果的方法。
背景技術(shù)：
空間外差干涉儀能在較短的光譜范圍內(nèi)獲得極高的光譜分辨率，系統(tǒng)設有前置準 直系統(tǒng)、干涉儀系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及探測器系統(tǒng)四大部分；前置準直和成像系統(tǒng)的鏡筒安裝 和定位方式已經(jīng)非常成熟，因此，系統(tǒng)難點在于對核心部件干涉儀主體各分離光學元件進 行準確定位。 現(xiàn)有的桌面光學系統(tǒng)搭建在抗震光學平臺上，且光柵、分束器、擴視場棱鏡等光學
元件均采用多維調(diào)整臺或光學夾具安裝于光學導軌上。由于調(diào)節(jié)機構(gòu)多，且這一系統(tǒng)對各
器件的調(diào)整精度要求很高，需要達到秒級，所以裝調(diào)的過程難度非常大。這樣的系統(tǒng)也易受
到實驗室環(huán)境的影響，如振動、雜散光等都會對干涉結(jié)果造成不同程度的干擾，較難獲得高
質(zhì)量的干涉圖。顯然，這樣的分離元件方案難以在實驗室以外的測量環(huán)境中進行應用。美
國最早的SHIMMER系統(tǒng)采用這一方案，但是在實際使用中也是發(fā)現(xiàn)裝調(diào)困難，系統(tǒng)也容易
受環(huán)境影響，因此，以上方案的系統(tǒng)難以在機載或星載等平臺上的應用。 對于集成的一體化膠合干涉儀系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)方法主要依賴于各光學元件自身的
加工精度和裝配經(jīng)驗，沒有相應的裝調(diào)機構(gòu)，系統(tǒng)精度難以控制，同時為了探測信息的實時
和準確性，也需要能夠?qū)崟r地檢測干涉圖像。例如中國專利號CN200710018571. 8，
公開日
2008年02月13日，名稱為"橫向剪切干涉儀的膠合檢測方法"的專利，該實用新型涉及一
種橫向剪切干涉儀的膠合檢測方法，是將平行光照在待膠合橫向剪切干涉儀上，微量移動
兩棱鏡的位置，使數(shù)碼相機接受待膠合干涉儀出射端的實際條紋數(shù)與理論計算相一致。另
外，該實用新型的裝置具有激光器、散射板、平行光管、精密調(diào)整平臺的高精度光學平板以
及數(shù)碼相機接收器。該技術(shù)方案解決了膠合過程中裝調(diào)效果的實時檢測，但其不足在于所
提供的方法局限于橫向剪切干涉儀內(nèi)兩個五角棱鏡的膠合檢測，不適用于空間外差干涉儀
光柵膠合過程的檢測，同時不能補償由于兩臂待膠合光柵之前各光學元件加工精度引起的
角度累積誤差；激光器波長的不穩(wěn)定性很容易引入判斷誤差；兩棱鏡放置在同一個具有六
自由度調(diào)整的光學平臺上，兩棱鏡調(diào)整過程中互相干涉。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有空間外差干涉儀主體各分離光學元件定位精度難以控制，且性能易受 環(huán)境影響的問題，本實用新型提供一種操作方便，可靠性強、可實時監(jiān)測干涉效果的空間外 差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)。 本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案 本實用新型空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，在干涉儀基板上，由分束器、 呈兩路設置的光楔隔片、擴視場棱鏡和光柵隔片構(gòu)成的呈"L"形、具有X臂和Y臂兩個臂端
3的集成干涉體前置單元，其特征是在底板上，處于所述集成干涉體前置單元的兩個臂端位
置處分別設置裝調(diào)結(jié)構(gòu)，所述裝調(diào)結(jié)構(gòu)由二維調(diào)整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成； 所述二維調(diào)整機構(gòu)由固定板、調(diào)節(jié)板、對角螺栓和拉簧構(gòu)成；其中，固定板固定設
置在底板上，調(diào)節(jié)板與固定板通過對角螺栓相連，對角螺栓和拉簧設置在固定板和調(diào)節(jié)板
之間，調(diào)節(jié)對角螺栓可使調(diào)節(jié)板將所在臂端的光柵的刻劃面貼靠在與其相鄰的光柵隔片
上； 所述角度調(diào)整機構(gòu)是在光柵的頂面、偏離中心位置上設置壓板，所述壓板與光柵的頂面為線接觸，并以其接觸位置為光柵調(diào)節(jié)過程中的轉(zhuǎn)動軸線；在所述光柵的底面、與所述壓板相反方向的偏離中心位置上，設置處在縱向?qū)字械臐L珠，調(diào)整螺釘以其前端楔形面為滾珠的底部支撐面，調(diào)整螺釘?shù)牟煌耐七M位置對應于滾珠對光柵的不同的支撐高度； 設置由均勻光源，處于輸出光軸上的成像鏡頭、CCD光電接收器件以及顯示器構(gòu)成的監(jiān)測系統(tǒng)；由均勻光源的出射光線經(jīng)干涉儀產(chǎn)生的干涉圖像經(jīng)成像鏡頭、CCD光電接收器件，在顯示器中獲得監(jiān)測圖像。 本實用新型空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于 在所述滾珠與作為其底部支撐面的調(diào)整螺釘?shù)那岸诵ㄐ蚊嬷g，設置可保持相互
間磁性吸力的鐵磁結(jié)構(gòu)。 所述均勻光源為包含于空間外差干涉儀的光譜范圍內(nèi)的連續(xù)光譜工作波段的光
源，在連續(xù)光譜波段的光源出射端加裝有濾光片。 本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比的有益效果是 1、本實用新型采用二維調(diào)整機構(gòu)將光柵分別壓靠在集成干涉體前置單元兩臂的光柵隔片上，通過一定光膠厚度可對各前置光學元件加工和裝配精度在光柵處引起的角度誤差進行補償；利用角度調(diào)整、與調(diào)整螺釘相匹配的磁性球、線接觸壓緊機構(gòu)來調(diào)整兩臂光柵刻線的相對偏角，調(diào)節(jié)過程操作方便，具有可回復性、可控制性。 2、本實用新型采用實時檢測技術(shù)，在膠合體前置集成單元兩臂調(diào)節(jié)光柵方位的同時，利用圖像采集和顯示器實時檢測干涉圖像是否清晰且無黑白條紋糾結(jié)，在理想位置處將調(diào)節(jié)機構(gòu)鎖死，檢測可靠性高，且結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)。 3、本實用新型通過采用固化技術(shù)，在實時檢測到要求的干涉圖像時，開啟固化光源照射待膠合體，使其固化成一體，從而完成空間外差干涉儀的光柵膠合過程。 一體化干涉儀克服了傳統(tǒng)分離元件系統(tǒng)易受環(huán)境等因素干擾，精度難以控制的問題。

圖1為本實用新型光柵裝調(diào)機構(gòu)圖； 圖2a、圖2b為本實用新型角度調(diào)節(jié)機構(gòu)兩個不同的位置狀態(tài)示意圖；[0020] 圖3為本實用新型的實時檢測圖。 圖中標號1分束器、2光楔隔片、3擴視場棱鏡、4光柵隔片、5光柵、6調(diào)節(jié)板、7固定板、8鎖緊螺釘、9調(diào)整螺釘、10對角螺栓、11滾珠、12底板、13拉簧、14壓板、15光柵、16干涉儀基板、17為X臂端光柵、18為X臂端調(diào)整螺釘、19為X臂端鎖緊螺釘、20為X臂端滾珠、21為X臂端調(diào)節(jié)板、22為X臂端壓板、23為X臂端對角螺栓、24為X臂端固定板、25為X臂端拉簧、26均勻光源、27成像鏡頭、28顯示器、29CCD光電接收器件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步說明。 參見圖1、圖2，在干涉儀基板16上，由分束器1、呈兩路設置的光楔隔片2、擴視場棱鏡3和光柵隔片4構(gòu)成的呈"L"形、具有X臂和Y臂兩個臂端的集成干涉體前置單元；本實施例中，在底板12上，處于集成干涉體前置單元的兩個臂端位置處分別設置裝調(diào)結(jié)構(gòu)，裝調(diào)結(jié)構(gòu)由二維調(diào)整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成； 如圖1所示，本實施例中，設置在Y臂臂端的二維調(diào)整機構(gòu)由固定板7、調(diào)節(jié)板6、對角螺栓10和拉簧13構(gòu)成；其中，固定板7固定設置在底板12上，調(diào)節(jié)板6與固定板7通過對角螺栓10相連，對角螺栓10和拉簧13設置在固定板7和調(diào)節(jié)板6之間，調(diào)節(jié)對角螺栓10可使調(diào)節(jié)板6將所在臂端的光柵5的刻畫面貼靠在與其相鄰的光柵隔片4上。[0025] 兩臂端光柵與光柵隔片之間的光膠具有一定厚度，在對角螺栓和相應拉簧調(diào)節(jié)作用下，可在一定程度上補償由集成干涉體前置單元內(nèi)各光學元件加工和裝配精度不足在光柵位置處引起的角度累積誤差。 如圖2所示，本實施例中，設置在Y臂臂端的角度調(diào)整機構(gòu)是在光柵5的頂面、偏離中心位置上設置壓板14，壓板14與光柵5的頂面為線接觸，并以其接觸位置為光柵5調(diào)節(jié)過程中的轉(zhuǎn)動軸線；在光柵5的底面、與壓板14相反方向的偏離中心位置上，設置處在縱向?qū)字械臐L珠11，調(diào)整螺釘9以其前端楔形面為滾珠11的底部支撐面，調(diào)整螺釘9的軸向推進通過其前端楔形面轉(zhuǎn)化為滾珠11在縱向?qū)字械纳颠\動，調(diào)整螺釘9的不同的推進位置對應于滾珠11對光柵5的不同的支撐高度，設置相對高度變化范圍為3mm，這一高度上的調(diào)節(jié)使光柵5以壓板14的壓線為軸線形成縱向平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，從而使所在的Y臂或X臂光柵刻線方向產(chǎn)生相應的角度傾斜，對應3mm的高度變化范圍，角度傾斜變化范圍在0-4° ，這一角度調(diào)整范圍極大程度上滿足了由于光柵刻劃工藝有限而帶來的兩光柵刻線方向的相對誤差。 此外，如圖1和圖3所示，與Y臂臂端相同的是，在X臂臂端同樣設置有X臂臂端二維調(diào)整機構(gòu)和X臂臂端角度調(diào)整機構(gòu)，調(diào)整機構(gòu)的組成部件包括X臂端光柵17、X臂端調(diào)整螺釘18、X臂端鎖緊螺釘19、X臂端滾珠20、X臂端調(diào)節(jié)板21、X臂端壓板22、X臂端對角螺栓23、 X臂端固定板24和X臂端拉簧25。 本實施例中，在滾珠11與作為其底部支撐面的調(diào)整螺釘9的前端楔形面之間，設
置可保持相互間磁性吸力的鐵磁結(jié)構(gòu)，是將滾珠11設置為磁性體，在這一磁性體與調(diào)整螺
釘9的前端楔形面之間保持的磁性吸力可以保證滾珠的可靠復位，避免兩個臂端的光柵刻
劃方向相對夾角產(chǎn)生過度調(diào)整，調(diào)整精度可通過改變底板和角度調(diào)節(jié)螺釘?shù)呐浜下菁y螺距
來調(diào)整；圖中所示的鎖緊螺釘8用于將調(diào)整螺釘9鎖緊在相應的位置上。 如圖3所示，本實施例中，設置由均勻光源26，處于輸出光軸上的成像鏡頭27、CCD
光電接收器件29以及顯示器28構(gòu)成的監(jiān)測系統(tǒng)；由均勻光源26在干涉儀中產(chǎn)生的干涉圖
像經(jīng)成像鏡頭27、 CCD光電接收器件29，在顯示器28中獲得監(jiān)測圖像。 具體實施中，均勻光源26為包含于空間外差干涉儀的光譜范圍內(nèi)的連續(xù)光譜工
作波段的光源，在連續(xù)光譜波段的光源出射端加裝有濾光片以增強被觀測圖像的干涉度。[0031] 均勻光源26發(fā)出的光線由分束器1分束成兩路光線，兩路光線分別經(jīng)兩臂的光楔隔片2空氣間隙、擴視場棱鏡3、光柵隔片4的空氣間隙到達光柵衍射面，經(jīng)光柵衍射后的兩束光線返回經(jīng)擴視場棱鏡，并在分束器分束面匯合，從而在分束器出射面產(chǎn)生干涉圖像。干涉圖像經(jīng)由成像鏡頭27進行比例縮放后，由CCD光電接受器件29獲取，并在顯示器28中顯示。 工作時，均勻光源26、 CCD圖像采集29以及圖像顯示裝置28上電，與膠合體基板
16固連的干涉體前置集成單元兩個臂端的光楔面涂有固化膠，使用兩個臂端設置的二維調(diào)
整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)對光柵配合監(jiān)測系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，判斷兩臂光柵是否調(diào)節(jié)至所要求的
位置，同一橫向或縱向像素單元內(nèi)干涉圖像應清晰無明暗條紋的交叉紐結(jié)，最后通過固化
光膠完成空間外差干涉儀的光柵裝調(diào)和膠合過程。 操作過程 將光固化膠涂在集成干涉體前置單元兩個臂端的光楔面上；調(diào)整對角螺栓10將光柵的刻劃面壓靠在相鄰的光柵隔片4上。 轉(zhuǎn)動調(diào)整螺釘9，使Y臂與X臂的光柵刻線方向產(chǎn)生相應角度的傾斜。 需要同時兼顧集成干涉體前置單元兩個臂端的二維調(diào)整機構(gòu)，通過二維調(diào)整機構(gòu)
將光柵刻劃面壓靠在光柵隔片上的同時，可利用光柵隔片與光柵之間一定厚度的光膠，來
補償集成干涉體前置單元內(nèi)各光學元件由于加工和裝配精度在兩臂光柵位置處產(chǎn)生的角
度累積誤差。 輔助于監(jiān)測系統(tǒng)實時檢測干涉圖像對兩臂上待膠合光柵的調(diào)節(jié)位置進行評估，使用兩個臂端設置的二維調(diào)整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)對光柵配合監(jiān)測系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，判斷兩臂光柵是否調(diào)節(jié)至所要求的位置，在檢測到同一橫向或縱向像素單元內(nèi)干涉圖像應清晰無明暗條紋的交叉紐結(jié)時，開啟固化光源將待膠合光柵固化到集成干涉體前置單元的兩個臂端，從而完成空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)和膠合過程。
權(quán)利要求一種空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，在干涉儀基板(16)上，由分束器(1)、呈兩路設置的光楔隔片(2)、擴視場棱鏡(3)和光柵隔片(4)構(gòu)成的呈“L”形、具有X臂和Y臂兩個臂端的集成干涉體前置單元，其特征是在底板(12)上，處于所述集成干涉體前置單元的兩個臂端位置處分別設置裝調(diào)結(jié)構(gòu)，所述裝調(diào)結(jié)構(gòu)由二維調(diào)整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成；所述二維調(diào)整機構(gòu)由固定板(7)、調(diào)節(jié)板(6)、對角螺栓(10)和拉簧(13)構(gòu)成；其中，固定板(7)固定設置在底板(12)上，調(diào)節(jié)板(6)與固定板(7)通過對角螺栓(10)相連，對角螺栓(10)和拉簧(13)設置在固定板(7)和調(diào)節(jié)板(6)之間，調(diào)節(jié)對角螺栓(10)可使調(diào)節(jié)板(6)將所在臂端的光柵(5)的刻劃面貼靠在與其相鄰的光柵隔片(4)上；所述角度調(diào)整機構(gòu)是在光柵(5)的頂面、偏離中心位置上設置壓板(14)，所述壓板(14)與光柵(5)的頂面為線接觸，并以其接觸位置為光柵(5)調(diào)節(jié)過程中的轉(zhuǎn)動軸線；在所述光柵(5)的底面、與所述壓板(14)相反方向的偏離中心位置上，設置處在縱向?qū)字械臐L珠(11)，調(diào)整螺釘(9)以其前端楔形面為滾珠(11)的底部支撐面，調(diào)整螺釘(9)的不同的推進位置對應于滾珠(11)對光柵(5)的不同的支撐高度；設置由均勻光源(26)，處于輸出光軸上的成像鏡頭(27)、CCD光電接收器件(29)以及顯示器(28)構(gòu)成的監(jiān)測系統(tǒng)；由均勻光源(26)的出射光線經(jīng)干涉儀產(chǎn)生的干涉圖像經(jīng)成像鏡頭(27)、CCD光電接收器件(29)，在顯示器(28)中獲得監(jiān)測圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，其特征是在所述滾 珠(11)與作為其底部支撐面的調(diào)整螺釘(9)的前端楔形面之間，設置可保持相互間磁性吸 力的鐵磁結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，其特征是所述均勻 光源(26)為包含于空間外差干涉儀的光譜范圍內(nèi)的連續(xù)光譜工作波段的光源，在連續(xù)光 譜波段的光源出射端加裝有濾光片。
專利摘要一種空間外差干涉儀中光柵膠合的裝調(diào)機構(gòu)，在干涉儀基板上，由分束器、呈兩路設置的光楔隔片、擴視場棱鏡和光柵隔片構(gòu)成的呈“L”形、具有X臂和Y臂兩個臂端的集成干涉體前置單元，其特征是在底板上，處于集成干涉體前置單元的兩個臂端位置處分別設置二維調(diào)整機構(gòu)和角度調(diào)整機構(gòu)；同時設置由均勻光源，處于輸出光軸上的成像鏡頭、CCD光電接收器件及顯示器構(gòu)成的監(jiān)測系統(tǒng)；由均勻光源的出射光線經(jīng)干涉儀產(chǎn)生的干涉圖像，在顯示器中獲得監(jiān)測圖像。本實用新型操作方便，可靠性強、可實時監(jiān)測干涉效果。
文檔編號G02B7/00GK201532483SQ200920180170
公開日2010年7月21日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者吳軍, 方勇華, 施海亮, 李大成, 熊偉, 羅海燕 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所