專利名稱：基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法。
背景技術(shù)：
平行光管通過光學(xué)系統(tǒng)將位于其焦平面上的各類分化目標(biāo)成像至無窮遠(yuǎn)，用以模仿具有不同光譜特性、輻射特性、幾何特性的光學(xué)目標(biāo)，是光學(xué)參數(shù)檢測、標(biāo)定、成像質(zhì)量評價(jià)所使用的核心檢測器具 。其中分劃板是將特定的幾何圖形采用光刻方法復(fù)制在玻璃基板上，通過平行光管的光學(xué)系統(tǒng)成像至無窮遠(yuǎn)而實(shí)現(xiàn)光學(xué)參數(shù)檢測。根據(jù)平行光管的工作原理，只有當(dāng)分劃板的圖形和圖案刻劃表面位于平行光管光學(xué)系統(tǒng)焦平面內(nèi)，其出射光束才具備平行光束的特征，模擬的是無窮遠(yuǎn)光學(xué)目標(biāo)。分劃板在焦面內(nèi)的裝調(diào)精度直接決定平行光管的適用范圍與基本性能。常規(guī)的平行光管分劃板定焦方法包括五棱鏡掃描法、道口陰影法、自準(zhǔn)直法、最大灰度對比度法，以及采用球面干涉儀配合平面反射鏡的自準(zhǔn)直定標(biāo)法。前幾種測試方法需要人工判讀離焦量，并且無法定量測出分劃板的失調(diào)量，實(shí)驗(yàn)室條件下可以實(shí)現(xiàn)100 左右的分劃板焦面裝調(diào)精度。自準(zhǔn)直定標(biāo)法采用球面干涉儀與平行光管、平面反射鏡構(gòu)成自準(zhǔn)直干涉光路，在裝調(diào)過程中需要對分劃板進(jìn)行一次翻轉(zhuǎn)，定焦精度受機(jī)械復(fù)位精度影響，其分劃板定焦精度可提高至10 U m。當(dāng)平行光管焦距為待測光學(xué)系統(tǒng)焦距的3 5倍時(shí)，上述定焦方法均可滿足平行光管的使用要求與測試精度要求。但當(dāng)所用平行光管焦距與待測光學(xué)系統(tǒng)焦距相當(dāng)甚至略小時(shí)，根據(jù)放大倍率公式與焦深公式，采用上述方法的分劃板焦面裝調(diào)精度將無法滿足平行光管的使用要求。在光學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)中配合平行光管使用的分劃板主要包括用于焦距檢測的波羅板，它由數(shù)組依據(jù)一定間隔排列的豎線刻劃在玻璃基板上；用于準(zhǔn)直測量的十字絲分劃板，它由一組十字交叉型豎線刻劃在玻璃基板上；用于成像質(zhì)量檢測的分辨率板或黑白條紋板，前者根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)在玻璃基板上刻劃數(shù)組由間隔條紋構(gòu)成的分辨率檢測圖案，后者在玻璃基板上刻劃有特定空間頻率的黑白條紋線對。常規(guī)分劃板反射率較低，難以找到分劃板的幾何中心。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法，該方法解決了現(xiàn)有的平行光管分劃板定焦精度無法滿足平行光管焦距與待測光學(xué)系統(tǒng)焦距相當(dāng)使用條件下，定焦精度較低、無法定量判讀的技術(shù)問題。通過本發(fā)明，可以將分劃板圖形刻劃面裝調(diào)至與平行光管光學(xué)系統(tǒng)最佳焦平面偏差在±2i!m范圍內(nèi)，確保焦距與待測光學(xué)系統(tǒng)焦距相當(dāng)?shù)钠叫泄夤芸捎糜诠鈱W(xué)系統(tǒng)的高精度檢測和標(biāo)定。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法，該方法包括如下步驟:
步驟一:首先將一相對孔徑大于等于平行光管相對孔徑的球面反射鏡根據(jù)其理論焦距值擺放在平行光管的焦面附近，將與平行光管口徑相當(dāng)?shù)钠矫娓缮鎯x擺放至平行光管的出口處，使平面干涉儀出射的平行光束經(jīng)過平行光管光學(xué)系統(tǒng)聚焦至平行光管的焦面上；步驟二:觀察干涉條紋，對平面干涉儀與球面反射鏡的姿態(tài)與相對位置進(jìn)行調(diào)整，直到出現(xiàn)零級干涉條紋且波像差最小，確定球面反射鏡、平行光管和平面干涉儀共光軸，球面反射鏡焦點(diǎn)與平行光管軸上焦點(diǎn)齊焦；步驟三:將分化板安裝至平行光管焦面上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)內(nèi)，使刻劃有目標(biāo)圖案的一側(cè)朝向平面干涉儀，并將球面反射鏡移出光路，微調(diào)調(diào)焦機(jī)構(gòu)，將分劃板中心與平面干涉儀發(fā)出并經(jīng)平行光管聚焦后的匯聚光斑對正，然后微調(diào)分劃板的俯仰角、方位角，并沿光軸方向?qū)Ψ謩澃暹M(jìn)行前后離焦調(diào)整；步驟四:對平面干涉儀采集的步驟三的干涉條紋進(jìn)行計(jì)算，獲得與波像差相關(guān)的Zernike系數(shù),分劃板的離焦量A d與Zernike系數(shù)中的Power值、干涉光束口徑D以及平行光管焦距f'的數(shù)學(xué)關(guān)系如下:
權(quán)利要求
1.基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一:首先將一相對孔徑大于等于平行光管相對孔徑的球面反射鏡根據(jù)其理論焦距值擺放在平行光管的焦面附近，將與平行光管口徑相當(dāng)?shù)钠矫娓缮鎯x擺放至平行光管的出口處，使平面干涉儀出射的平行光束經(jīng)過平行光管光學(xué)系統(tǒng)聚焦至平行光管的焦面上； 步驟二:觀察干涉條紋，對平面干涉儀與球面反射鏡的姿態(tài)與相對位置進(jìn)行調(diào)整，直到出現(xiàn)零級干涉條紋且波像差最小，確定球面反射鏡、平行光管和平面干涉儀共光軸，球面反射鏡焦點(diǎn)與平行光管軸上焦點(diǎn)齊焦； 步驟三:將分化板安裝至平行光管焦面上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)內(nèi)，使刻劃有目標(biāo)圖案的一側(cè)朝向平面干涉儀，并將球面反射鏡移出光路，微調(diào)調(diào)焦機(jī)構(gòu)，將分劃板中心與平面干涉儀發(fā)出并經(jīng)平行光管聚焦后的匯聚光斑對正，然后微調(diào)分劃板的俯仰角、方位角，并沿光軸方向?qū)Ψ謩澃暹M(jìn)行前后離焦調(diào)整； 步驟四:對平面干涉儀采集的步驟三的干涉條紋進(jìn)行計(jì)算，獲得與波像差相關(guān)的Zernike系數(shù),分劃板的離焦量A d與Zernike系數(shù)中的Power值、干涉光束口徑D以及平行光管焦距f'的數(shù)學(xué)關(guān)系如下: M= Power1- D1 / If) -1 通過以上公式，計(jì)算出分劃板的離焦量，并且通過計(jì)算結(jié)果判斷對分劃板的調(diào)整方向和距離，實(shí)現(xiàn)基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法。
2.如權(quán)利要求1所述的基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法，其特征在于，所述球面反射鏡通過微調(diào)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)與平行光管和平面干涉儀的相對位置。
3.如權(quán)利要求1所述的基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法，其特征在于，所述分化板的幾何中心有一個(gè)O (2±0.01) mm的靶面，靶面上鍍高反射膜。
全文摘要
基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法屬于光學(xué)檢測與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，該方法解決了平行光管分劃板定焦精度較低、無法定量判讀的問題，該方法包括通過調(diào)整球面反射鏡、平行光管和干涉儀共光軸，球面反射鏡焦點(diǎn)與平行光管軸上焦點(diǎn)齊焦，將分劃板引入光路中，微調(diào)分劃板的俯仰方位角，并沿光軸方向?qū)Ψ謩澃暹M(jìn)行前后離焦調(diào)整；對干涉儀采集的干涉條紋進(jìn)行計(jì)算，通過Zernike系數(shù)的Power值、干涉光束口徑D以及平行光管焦距f′的數(shù)學(xué)關(guān)系，得到分劃板的離焦量Δd，實(shí)現(xiàn)基于平面干涉原理的平行光管分劃板高精度裝調(diào)方法。本發(fā)明計(jì)算出分劃板實(shí)時(shí)的失調(diào)量，避免了人工目視判讀尋找回轉(zhuǎn)點(diǎn)的盲目性，提高了裝調(diào)效率和精度。
文檔編號G02B27/36GK103149013SQ20131003725
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者何煦, 吳國棟 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所