本發(fā)明屬于光學檢測技術(shù)，主要涉及一種基于差動離焦測量原理、針對兩束或多束光平行性的檢測裝置與方法。

背景技術(shù)：
結(jié)合多軸分光鏡組，激光干涉儀可以用于角度測量。在使用激光干涉儀測量角度時，分光鏡組出射光束的平行性與激光干涉儀的測量精度密切相關(guān)，出射光束平行性的優(yōu)劣很大程度上決定著激光干涉儀的測量精度。為此需要對分光鏡組出射光束的平行性進行檢測。長春理工大學的張磊等人提出一種對兩路平行光束的平行性進行檢測的裝置，利用兩個五角棱鏡和一個光楔將距離較遠的兩束光轉(zhuǎn)變?yōu)榫嚯x較近的兩束光，進而可以用小口徑自準直平行光管來將轉(zhuǎn)變后的兩束光進行聚焦并測量[一種兩路平行光束的平行性檢測裝置，公開號：CN100504289C]。該裝置的設(shè)計重點是用小口徑自準直平行光管來測量遠距離入射的兩束光的平行性，以減少平行光管的制作成本，但當被測雙光束平行性較好時，該雙光束聚焦后會在焦面上形成兩個大部分重疊的光斑，此時聚焦測量方法難以獲取待測兩平行光束的平行性信息。長春理工大學的張磊等人隨后又提出一種寬距離光束平行性檢測裝置，其作用依然是用小口徑自準直平行光管來測量遠距離入射的兩束光的平行性，并且由原先的白光光譜段擴展至激光和紅外光光譜段，成為多光譜光學系統(tǒng)[寬距離光束平行性檢測裝置，公開號：CN101408413B]。然而該檢測裝置依然難以在被測雙光束平行性較好時，獲取待測光束平行性信息。中國科學院上海光學精密機械研究所的朱青等人提出一種測量激光光束平行性的裝置，利用光闌、會聚透鏡、半透半反鏡、兩個柱透鏡、兩個四象限探測器構(gòu)成光束平行性檢測器，基于像散法聚焦誤差探測來進行光束平行性的探測[測量激光光束平行性的裝置，公開號：CN2847219Y]。然而該裝置的測量重點是針對于一束激光的發(fā)散角的檢測，而不是針對兩束或多束平行光之間的平行性檢測。航天科工集團公司北京長城計量測試技術(shù)研究所的崔巖梅等人提出一種光束平行度和瞄準誤差的檢測方法，將待測光束通過五棱鏡射入經(jīng)緯儀，由經(jīng)緯儀讀出待測光束的平行度[一種光束平行度和瞄準誤差的檢測方法，公開號：CN101261119B]。該測量方法的優(yōu)點是比較直接，其精度主要由經(jīng)緯儀來決定，整個系統(tǒng)精度可達到2″。但是該方法測量速度慢，并且當被測光束平行性較好時，難以測量。綜上所述，目前幾種測量光束平行性的方法，其主要問題是，聚焦測量時光斑重疊影響測量精度，特別是當被測光束平行性較好時，難以實現(xiàn)對雙光束或多光束平行性的測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述背景技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種基于差動離焦測量原理的雙光束平行性檢測裝置與方法，以量化后的光束夾角具體數(shù)值來表征光束的平行性，測量精度高，特別是在被測雙光束平行性較好時依然可以實現(xiàn)對被測光束平行性的高精度檢測。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置，在準直物鏡的光軸入射方向上設(shè)有待測雙光束，在準直物鏡的光軸出射方向上依次配置分光棱鏡和透射方向高精度圖像采集裝置，所述透射光束高精度圖像采集裝置與裝有圖像采集軟件的計算機連接，待測雙光束通過準直物鏡后入射到分光棱鏡上，在分光棱鏡的分光面上均被分為一束透射光束和一束反射光束，所述待測雙光束的透射光束完整入射到透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面上；在所述待測雙光束經(jīng)過分光棱鏡的反射光束光路上配置反射方向高精度圖像采集裝置，所述待測雙光束的反射光束完整入射到反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面上；所述反射方向高精度圖像采集裝置與裝有圖像采集軟件的計算機連接；所述準直物鏡在分光棱鏡的透射方向和反射方向分別具有透射焦平面和反射焦平面，所述透射焦平面與透射光束圖像采集面不重合，所述反射焦平面與反射光束圖像采集面不重合，且在透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面位于準直物鏡的透射焦平面前部時，反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面位于準直物鏡的反射焦平面后部；或者在透射方向高精度圖像采集裝置的透射光束圖像采集面位于準直物鏡的透射焦平面后部時，反射方向高精度圖像采集裝置的反射光束圖像采集面位于準直物鏡的反射焦平面前部。一種基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測方法，包括以下步驟：一、在待測雙光束入射準直物鏡之后，調(diào)節(jié)透射、反射方向高精度圖像采集裝置的位置，保證透射、反射方向高精度圖像采集裝置的透射、反射光束圖像采集面分別在準直物鏡的透射焦平面前部與反射焦平面后部，或透射、反射光束圖像采集面分別在準直物鏡的透射焦平面后部與反射焦平面前部，并且調(diào)整透射、反射光束圖像采集面與透射、反射焦平面距離，使得透射、反射方向高精度圖像采集裝置采集的圖像中均可以看到兩個完全分開的完整光斑；二、使用計算機中的圖像采集軟件得到透射高精度圖像采集裝置中的兩透射光束的光斑圖像，通過圖像處理得到對應(yīng)的兩光斑質(zhì)心位置(x11,y11)和(x12,y12)，兩個光斑的質(zhì)心距離d1為((x11-x12)2+(y11-y12)2)0.5，同理得到反射高精度圖像采集裝置中的兩反射光束的光斑質(zhì)心距離d2，待測兩光束方向之間的夾角為其中f為準直物鏡的焦距，β用于描述待測雙光束的平行性。本發(fā)明具有以下特點及良好效果：1.本發(fā)明所提出的裝置是基于離焦測量原理，可以同時采集到兩個光束的光斑質(zhì)心位置信息，在待測雙光束平行性較好(甚至兩光束完全平行)時依然可以實現(xiàn)對雙光束光斑質(zhì)心位置的同步采集，避免了聚焦測量方法在待測雙光束平行性較好時的光斑重疊問題，且大大減小了光源跳動和空氣擾動等環(huán)境因素對平行性測量的影響，這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的主要創(chuàng)新點之一。2.本發(fā)明所提出的裝置，其兩組高精度圖像采集裝置的位置分別位于準直物鏡的焦平面前和焦平面后，即本裝置與方法是采用差動離焦測量。采用差動離焦測量不僅可以在待測雙光束平行性較好(甚至兩光束完全平行)時依然可以實現(xiàn)對雙光束光斑質(zhì)心位置的同步采集，而且可以消除由于入射光離軸造成的探測誤差，這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的主要創(chuàng)新點之二。附圖說明圖1是基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2是圖像采集面上兩透射光束的光斑及質(zhì)心位置示意圖圖中件號說明：1.待測雙光束、2.準直物鏡、3.分光棱鏡、4a.透射方向高精度圖像采集裝置、4b.反射方向高精度圖像采集裝置、5.計算機、6a.透射焦平面、6b.反射焦平面、7a.透射光束圖像采集面、7b.反射光束圖像采集面、8a8b.兩透射光束的光斑具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方案進行詳細說明。一種基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置，在準直物鏡2的光軸入射方向上設(shè)有待測雙光束1，在準直物鏡2的光軸出射方向上依次配置分光棱鏡3和透射方向高精度圖像采集裝置4a，所述透射方向高精度圖像采集裝置4a與裝有圖像采集軟件的計算機5連接，待測雙光束1通過準直物鏡2后入射到分光棱鏡3上，在分光棱鏡3的分光面上均被分為一束透射光束和一束反射光束，所述待測雙光束1的透射光束完整入射到透射方向高精度圖像采集裝置4a的透射光束圖像采集面7a上；在所述待測雙光束1經(jīng)分光棱鏡3的反射光束光路上配置反射方向高精度圖像采集裝置4b，所述待測雙光束1的反射光束完整入射到反射方向高精度圖像采集裝置4b的反射光束圖像采集面7b上；所述反射方向高精度圖像采集裝置4b與裝有圖像采集軟件的計算機5連接；所述準直物鏡2在分光棱鏡3的透射方向和反射方向分別具有透射焦平面6a和反射焦平面6b，所述透射焦平面6a與透射光束圖像采集面7a不重合，所述反射焦平面6b與反射光束圖像采集面7b不重合，且在透射方向高精度圖像采集裝置4a的透射光束圖像采集面7a位于準直物鏡2的透射焦平面6a前部時，反射方向高精度圖像采集裝置4b的反射光束圖像采集面7b位于準直物鏡2的反射焦平面6b后部；或者在透射方向高精度圖像采集裝置4a的透射光束圖像采集面7a位于準直物鏡2的透射焦平面6a后部時，反射方向高精度圖像采集裝置4b的反射光束圖像采集面7b位于準直物鏡2的反射焦平面6b前部。透射方向高精度圖像采集裝置4a的透射光束圖像采集面7a與準直物鏡2的透射焦平面6a的距離a1，要使得待測雙光束1的透射光束完整入射到透射光束圖像采集面7a上，且兩光束完全分開使得透射方向圖像采集裝置4a采集到兩個完整且完全分開的光斑；反射方向高精度圖像采集裝置4b的反射光束圖像采集面7b與準直物鏡2的反射焦平面6b的距離a2，要使得待測雙光束1的反射光束完整入射到反射光束圖像采集面7b上，且兩光束完全分開使得反射方向高精度圖像采集裝置4b采集到兩個完整且完全分開的光斑。所述基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測方法包括以下步驟：一、在待測雙光束入射準直物鏡之后，調(diào)節(jié)透射、反射方向高精度圖像采集裝置的位置，保證透射、反射方向高精度圖像采集裝置的透射、反射光束圖像采集面分別在準直物鏡的透射焦平面前部與反射焦平面后部，或透射、反射光束圖像采集面分別在準直物鏡的透射焦平面后部與反射焦平面前部，并且調(diào)整透射、反射光束圖像采集面與透射、反射焦平面距離，使得透射、反射方向高精度圖像采集裝置采集的圖像中均可以看到兩個完全分開的完整光斑；二、使用計算機中的圖像采集軟件得到透射高精度圖像采集裝置中的兩透射光束的光斑圖像，通過圖像處理得到對應(yīng)的兩光斑質(zhì)心位置(x11,y11)和(x12,y12)，兩個光斑的質(zhì)心距離d1為((x11-x12)2+(y11-y12)2)0.5，同理得到反射高精度圖像采集裝置中的兩反射光束的光斑質(zhì)心距離d2，待測兩光束方向之間的夾角為其中f為準直物鏡的焦距，β用于描述待測雙光束的平行性。使用上述基于差動離焦測量的雙光束平行性檢測裝置與方法測量待測雙光束的平行性時，兩組高精度圖像采集裝置同時采集圖像，同時獲取待測雙光束通過分光棱鏡的反射光束的兩光斑與透射光束的兩光斑總共4個光斑的圖像和質(zhì)心位置信息，不僅避免了待測雙光束平行性較好時的光斑重疊問題，且大大減小了光源跳動和空氣擾動等環(huán)境因素對平行性測量的影響。本發(fā)明中的分光棱鏡3也可以用其他分光元器件代替；且采用本發(fā)明的裝置和方法，并不限制于由分光鏡組產(chǎn)生的雙光束，也可以用于其他方式產(chǎn)生的多個平行光束的平行性測量，即多光束中的任意兩光束之間的平行性均可由本發(fā)明的方法來測量。