CN102564731A - 一种透镜焦距及波前畸变测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透镜焦距及波前畸变测量装置，该透镜焦距及波前畸变测量装置包括激光器、半透半反平面镜、平面反射镜以及焦距及波前畸变控制单元；半透半反平面镜和平面反射镜依次设置于激光器出射光路上；焦距及波前畸变控制单元设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上。本发明提供了一种测量范围大、稳定性高、重复性好，测量结果置信度高的透镜焦距及波前畸变测量装置。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，涉及一种透镜焦距及波前畸变测量装置，尤其涉及一种激光用准直和聚焦透镜焦距及波前畸变参数自动测量装置。
背景技术
在神光三主机装置大科学工程研究中，对于强激光的准直和聚焦及对其参数取样诊断都大量需要各类口径尺寸和焦距长短不同的透镜，并且透镜的焦距及传输波前畸变直接影响激光的传输质量和性能，从而达不到要求的指标。为了使激光达到良好传输质量就必须严格控制传输透镜的焦距和波前，因此透镜的焦距和波前精确测量就显得非常重要。目前测量透镜焦距和波前畸变分别用两套设备，其中透镜焦距使用放大倍率法测量。具体是激光经过平行光管准直后进入透镜，在平行光管焦面处放置双狭缝目标板，狭缝目标板通过透镜成像在其焦面上并用CCD接收图像进行判读计算透镜焦距。缺点是测量透镜时，由于透镜会产生球差导致成像不清晰而影响图像判读，使透镜焦距测量误差大，另外由于受到平光管焦距限制而使透镜焦距的测量范围覆盖不了神光三主机透镜焦距范围的需求。透镜波前畸变采用干涉仪进行测量，缺点是干涉仪只能测量透镜的单个面的面型不能真正测量透镜的传输波前，这样会产生相应的误差，另外干涉仪测量使用的激光波长与实际波长不一致也会产生误差。用以上两种装置测量透镜的焦距和波前都会产生较大的误差，不能进行及时修正而导致激光的传输性能和质量受到影响。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种测量范围大、稳定性高、重复性好，测量结果置信度高的透镜焦距及波前畸变测量装置。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种透镜焦距及波前畸变测量装置，其特殊之处在于：所述透镜焦距及波前畸变测量装置包括激光器、半透半反平面镜、平面反射镜以及焦距及波前畸变控制单元；所述半透半反平面镜和平面反射镜依次设置于激光器出射光路上；所述焦距及波前畸变控制单元设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上。
上述焦距及波前畸变控制单元包括控制与采集计算机、测角仪以及焦距及波前畸变测量单元；所述控制与采集计算机与测角仪相连；所述控制与采集计算机控制测角仪带动平面反射镜转动并记录平面反射镜转动的角度值；所述焦距及波前畸变测量单元设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上；所述焦距及波前畸变测量单元和控制与采集计算机相连。
上述焦距及波前畸变测量单元包括CCD探测器、哈特曼传感器以及电控平移台；所述CCD探测器设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上；所述CCD探测器采集经半透半反平面镜反射后光束并判读计算待测透镜的焦距；所述哈特曼传感器采集经半透半反平面镜反射后的光束波前图像；所述CCD探测器以及哈特曼传感器置于电控平移台上；所述电控平移台和控制与采集计算机相连；所述采集与控制计算机控制电控平移台带动哈特曼传感器运动。
上述焦距及波前畸变测量单元还包括准直镜，所述准直镜与哈特曼传感器相连。
上述激光器与CCD探测器相距半透半反镜中心的距离是相等的。
上述激光器是光纤激光器。
上述CCD探测器是全帧光谱级科学CCD、帧转移科学CCD、L3Vision相机或COMS图像传感器。
上述测角仪是0.05秒电控精密转台或0.01秒电控测角仪。
本发明的优点是：
本发明提供了一种透镜焦距及波前畸变测量装置，该装置利用光纤激光器、半透半反平面镜、精密测角仪、平面反射镜和CCD探测器组合，采用自准直的原理准确测量透镜的焦距；采用自准直的原理准确测量光束镜经透镜传输后的波前畸变；可同时测量透镜的焦距和轴上、轴外波前畸变，测量透镜的焦距和口径不受限制，测量范围大；利用不同波长激光器，可以扩展测量神光三主机中在不同波长条件下使用的准直、聚焦、取样透镜；测量的透镜焦距和波前，稳定性高、重复性好，测量结果置信度高；使透镜焦距和波前测量的自动化程度大幅度提高，适用于批量化检验，节省了劳动力和成本。
附图说明
图1是本发明所提供的透镜焦距及波前畸变测量装置的较佳的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种透镜焦距及波前畸变测量装置，该装置包括激光器1、半透半反平面镜2、平面反射镜3以及焦距及波前畸变控制单元；半透半反平面镜2和平面反射镜3依次设置于激光器出射光路上。
焦距及波前畸变控制单元包括控制与采集计算机9、测角仪4以及焦距及波前畸变测量单元；控制与采集计算机9与测角仪4相连；控制与采集计算机9控制测角仪4带动平面反射镜3转动并记录平面反射镜3转动的角度值；焦距及波前畸变测量单元和控制与采集计算机9相连。
焦距及波前畸变测量单元包括CCD探测器5、哈特曼传感器6以及电控平移台8；CCD探测器5设置于经平面反射镜3反射至半透半反平面镜2上并沿半透半反平面镜2反射后的反射光路上；CCD探测器5采集经半透半反平面镜2反射后光束并判读计算待测透镜10的焦距；哈特曼传感器6采集经半透半反平面镜2反射后光束的波前图像；CCD探测器5以及哈特曼传感器6置于电控平移台8上；电控平移台8和控制与采集计算机9相连；采集与控制计算机9控制电控平移台8带动哈特曼传感器6运动。
激光器可以是光纤激光器1或其他型号的激光器都是可行的。激光器要求功率短期内稳定，波长可根据实际需求定制，此处光纤激光器与CCD探测器相距半透半反镜中心距离相等。
CCD探测器5可以是全帧光谱及科学CCD，例如型号CCD30-11或CCD42-40；还可以是帧转移科学CCD，例如型号是CCD39-01或CCD47-20；当然，CCD探测器5还可以是L3Vision相机或COMS图像传感器。
上述测角仪是0.05秒电控精密转台或0.01秒电控测角仪等。
本发明在工作时，首先将被测透镜10放置平面反射镜3前面，开启光纤激光器1使光束通过半透半反平面镜2与被测透镜10后经平面反射镜3返回，前后左右调节被测透镜10使反射光束的焦点经半透半反平面镜2后聚焦在CCD探测器5靶面上，采集与控制计算机9控制精密测角仪4带动平面反射镜3转动一定角度范围并记录角度值，CCD探测器5采集光束的聚焦点图像并采用像元细分技术判读计算透镜焦距。采集与控制计算机9控制电控平移台8带动准直镜7和哈特曼传感器6运动，使准直镜7的焦面与返回的光束聚焦点重合，哈特曼传感器6采集光束经透镜后的波前图像，计算透镜波前畸变。
Claims (8)
1.一种透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述透镜焦距及波前畸变测量装置包括激光器、半透半反平面镜、平面反射镜以及焦距及波前畸变控制单元；所述半透半反平面镜和平面反射镜依次设置于激光器出射光路上；所述焦距及波前畸变控制单元设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上。
2.根据权利要求1所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述焦距及波前畸变控制单元包括控制与采集计算机、测角仪以及焦距及波前畸变测量单元；所述控制与采集计算机与测角仪相连；所述控制与采集计算机控制测角仪带动平面反射镜转动并记录平面反射镜转动的角度值；所述焦距及波前畸变测量单元设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上；所述焦距及波前畸变测量单元和控制与采集计算机相连。
3.根据权利要求2所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述焦距及波前畸变测量单元包括CCD探测器、哈特曼传感器以及电控平移台；所述CCD探测器设置于经平面反射镜反射至半透半反平面镜上并沿半透半反平面镜反射后的反射光路上；所述CCD探测器采集经半透半反平面镜反射后光束并判读计算待测透镜的焦距；所述哈特曼传感器采集半透半反平面镜反射后光束的波前图像；所述CCD探测器以及哈特曼传感器置于电控平移台上；所述电控平移台和控制与采集计算机相连；所述采集与控制计算机控制电控平移台带动哈特曼传感器运动。
4.根据权利要求3所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述焦距及波前畸变测量单元还包括准直镜，所述准直镜设置于哈特曼传感器之前。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述激光器与CCD探测器相距半透半反镜中心的距离是相等的。
6.根据权利要求5所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述激光器是光纤激光器。
7.根据权利要求6所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述CCD探测器是全帧光谱级科学CCD、帧转移科学CCD、L3Vision相机或COMS图像传感器。
8.根据权利要求7所述的透镜焦距及波前畸变测量装置，其特征在于：所述测角仪是0.05秒电控精密转台或0.01秒电控测角仪。
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