CN103245286B

CN103245286B - 光学元件表面灰尘位置测试方法及装置

Info

Publication number: CN103245286B
Application number: CN201210028688.5A
Authority: CN
Inventors: 陈永权; 李坤; 段亚轩; 赵建科; 赛建刚
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: CN103245286A

Abstract

本发明涉及一种光学元件表面灰尘位置测试方法及装置，该测试装置包括激光器、取样单元以及测试单元；激光器、取样单元以及测试单元设置在同一光路上。本发明提供了一种具有定位准确，工作效率高，自动化程度高，使用方便的光学元件表面灰尘位置测试方法及装置。

Description

光学元件表面灰尘位置测试方法及装置

技术领域

本发明属光学检测技术领域，涉及一种灰尘位置的测试方法及装置，尤其涉及一种在光学系统中所用的光学元件表面灰尘位置测试方法及装置。

背景技术

神光III主机装置长时间的运行，光学元件表面偶尔会落有灰尘，灰尘会引起强激光在传输过程中的对比度增大，甚至会引起光学元件膜层烧毁，改变激光光场分布，使打靶的能量下降，危害极大。在打靶前，一般由激光参数测量模块中的近场CCD监视传输光路的激光光场分布，若有灰尘落入光学元件表面，该监视系统可监视灰尘引起了激光光场变化，但不能确定灰尘的具体。要对灰尘擦拭，必须定位灰尘的位置。由于神光III主机装置中光学元件口径大、数量多，灰尘位置的准确定位十分重要。

传统测试方法：神光III主机装置中，由激光参数测量模块中的近场CCD监视传输光路的激光光场分布，如果发现有灰尘引起激光光场分布变化，由现场维护人员凭经验从光路中的光学元件擦拭排查，擦拭时，经常引入新的污染，尤其是在某些真空光路中，擦拭更加困难。该方法耗时耗力，效率低下。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述问题，本发明提出了一种定位准确、工作效率高以及自动化程度高的光学元件表面灰尘位置测试方法及装置。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种光学元件表面灰尘位置测试方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：

1)对待测光学元件的表面注入激光；

2)监测激光通过待测光学元件后是否产生衍射环确定待测光学元件表面是否有灰尘，若有衍射环，则进行步骤3)；若没有衍射环，则结束测试过程；

3)通过判读软件判读衍射环中心与所在整个光斑的位置确定待测光学元件表面灰尘的坐标位置。

上述待测光学元件是一个或多个。

上述待测光学元件是多个时，所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)改变变焦镜头焦距，调整监测面与待测光学元件之间的距离；

3.2)观察监测面上衍射环的变化情况；当衍射环逐渐变小时，监视面逐渐靠近灰尘所落待测光学元件表面；当衍射环消失时，监视面与灰尘所落光学元件表面重合；

3.3)通过判读软件判读监测面上衍射环所在整个光斑的位置确定待测光学元件表面灰尘的坐标位置。

上述步骤3.1)中调整监测面与待测光学元件之间的距离至监测面与各个待测光学元件表面重合。

一种光学元件表面灰尘位置测试装置，其特殊之处在于：所述测试装置包括激光器、光学元件、取样镜单元、以及测试单元；所述激光器、取样单元以及测试单元设置在同一光路上。

上述测试单元包括用于调整CCD监视面与待测光学元件之间距离的变焦镜头以及与变焦镜头组合在一起的CCD；所述激光器、取样单元以及变焦镜头设置在同一光路上。

上述取样单元是取样镜或取样镜组。

上述光学元件表面灰尘位置测试装置还包括与测试单元相连接的采集控制计算机。

本发明的优点是：

1、对灰尘位置准确定位。本发明利用激光器、取样镜、变焦镜头、CCD、采集控制计算机组合，采用标量衍射理论的像传递原理，通过衍射环的变化快速准确地确定激光光路中灰尘所在的光学元件位置，在变焦过程中，由CCD采集光斑图像，通过判读软件判读衍射环中心与所在整个光斑的位置，进而获取灰尘所落光学元件表面的坐标位置。

2、工作效率高，自动化程度高。本发明适合高功率激光光路的在线维护，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明所提供装置的结构示意图；

其中：

1-激光器、2-待测光学元件、3-取样镜、4-变焦镜头、5-CCD、6-采集控制计算机。

具体实施方式

本发明首先提供了一种光学元件表面灰尘位置的测试方法，该方法包括：

1)对待测光学元件的表面注入激光；

待测光学元件可以是一个或多个，如果是多个时，所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)改变变焦镜头焦距，调整监测面与待测光学元件之间的距离，并直至监测面与某个待测光学元件表面重合。

参见图1，本发明在提供上述方法的同时还提供了基于该方法的测试装置，该装置包括包括激光器1、取样镜3、由变焦镜头4和CCD5组成的测试系统，待测光学元件置于激光器1和取样镜3之间，激光器1所发出的激光通过待测光学元件2后经由取样镜3取样，最后经过测试系统对取样镜3所取样的光斑进行分析，得到待测光学元件2上表面的灰尘情况。

变焦镜头4和CCD5组成本发明的测试系统，变焦镜头4可以调整CCD监视面与待测光学元件2之间的位置，工作时，开启激光器1，将激光注入待测光学元件2，经取样镜3将激光取样至由变焦镜头4和CCD组成的测试系统。通过CCD发现光路中有激光衍射环时，对变焦镜头进行变焦，由CCD监视衍射环的变化，通过判读软件判读衍射环中心与所在整个光斑的位置，进而获取灰尘所落光学元件表面的坐标位置，当衍射环逐渐变小时，说明监视面逐渐靠近灰尘所落光学元件表面，当衍射环消失时，满足像传递原理，说明CCD监视面与灰尘所落光学元件表面重合，即可确定出灰尘的位置。

本发明在具体工作中，根据具体工作需要，可以设置多个取样镜，将激光取样至测试系统。

变焦镜头可以调整CCD监视面与光学元件之间的距离。

变焦镜头上有不同的档位，当有多个光学元件时，可以通过调节变焦镜头的档位，分别调整CCD监视面与各个光学元件之间的位置，进而可以确定出各个光学元件上灰尘的位置，使得工作更加方便。

测试装置还包括与测试系统的CCD相连接的采集控制计算机6。

该测试装置适合高功率激光光路的在线维护，自动化程度更高，提高了工作效率。

Claims

1.一种光学元件表面灰尘位置测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)对待测光学元件的表面注入激光；

3)通过判读软件判读衍射环中心与所在整个光斑的位置确定待测光学元件表面灰尘的坐标位置：

所述待测光学元件是多个，所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)调整监测面与待测光学元件之间的距离；

3.2)观察监测面上衍射环的变化情况；当衍射环逐渐变小时，监测面逐渐靠近灰尘所落待测光学元件表面；当衍射环消失时，监测面与灰尘所落光学元件表面重合；

2.根据权利要求1所述的光学元件表面灰尘位置测试方法，其特征在于：所述步骤3.1)中调整监测面与待测光学元件之间的距离至监测面与某个待测光学元件表面重合。

3.一种基于权利要求1或2所述的光学元件表面灰尘位置测试方法的测试装置，其特征在于：所述测试装置包括激光器、取样单元以及测试单元；所述激光器、取样单元以及测试单元设置在同一光路上；

所述测试单元包括用于调整CCD监测面与待测光学元件之间距离的变焦镜头以及与变焦镜头组合在一起的CCD；所述激光器、取样单元以及变焦镜头设置在同一光路上。

4.根据权利要求3所述的光学元件表面灰尘位置测试装置，其特征在于：所述取样单元是取样镜或取样镜组。

5.根据权利要求3或4所述的光学元件表面灰尘位置测试装置，其特征在于：所述光学元件表面灰尘位置测试装置还包括与测试单元相连接的采集控制计算机。