CN104536148A - 一种实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法。包括镜面定位仪准直物镜管；镜面定位仪准直物镜管下端设置有光束对准装置；光束对准装置包括镜面定位仪准直物镜管射出激光的光路上依次设置的对准装置主体、分光装置、透镜装置和成像装置；分光装置反射面一侧还设置有反射装置。本发明提供了一种提高了镜面定位仪测量光学系统间隔的效率和应用范围的实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法。

Description

一种实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法

技术领域

本发明属于精密测试计量技术领域，涉及一种快速对准的装置及方法，具体讲的是一种实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法。

背景技术

在光学系统装调过程中，镜面定位仪广泛用于光学透镜中心厚度非接触测量和通过测量透镜间空气隙的长度来控制透镜在系统光轴中的位置。镜面定位仪采用短相干光源的迈克尔逊干涉原理进行工作，测量精度可达到1um，但其测试视场很小，被测元件的反射光很难准确快速地进入其测试视场，往往需要专业的操作人员进行长时间的调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度才能达到最佳状态，费事费力。在测量时也时常出现找不到反射像和出现“鬼像”等不良现象。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种实现镜面定位仪光束快速对准装置及方法。有效的提供了一种结构简单，操作方便的可实现镜面定位仪光束快速对准装置及对准方法。

本发明的技术方案是：一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特殊之处在于：包括镜面定位仪准直物镜管；上述镜面定位仪准直物镜管下端设置有光束对准装置；上述光束对准装置包括镜面定位仪准直物镜管射出激光的光路上依次设置的对准装置主体、分光装置、透镜装置和成像装置；上述分光装置反射面一侧还设置有反射装置；

上述分光装置入光镜面与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成45°；上述透镜装置的轴线与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成90°；上述成像装置设置在对准装置主体前端；上述成像装置通过桥板与透镜装置相互连接，并与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成90°；

上述对准装置主体成“凸”字形，包括顶端连接口、前端连接口、底端连接口和中间腔体；上述顶端连接口、前端连接口、底端连接口通过中间腔体互相连通并且构成三通结构；

上述分光装置设置在中间腔体内部；上述分光装置包括半透半反分光镜和筒座；上述半透半反分光镜用于将激光束分为反射激光束和透射激光束；上述筒座固定半透半反分光镜；

上述顶端连接口与镜面定位仪准直物镜管相互连接；

上述前端连接口设置有调节旋钮套筒、压簧和可直线调节激光光斑大小的透镜组；

上述底端连接口设置有轴线与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线同轴的射出孔；

上述镜面定位仪准直物镜管射出入射光，入射光经分光装置后分成第一反射光和第一透射光；上述第一反射光经透镜装置在成像装置上成像；上述透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经分光装置反射后成为第三反射光；第三反射光经反射装置反射成为第四反射光；上述第四反射光经分光装置透射及透镜装置形成第二透射光在成像装置上成像；

上述反射装置与分光装置中间设置有修研隔圈，反射装置轴线与准直物镜管射出的激光轴线成90°；

上述调节旋钮套筒与前端连接口通过细牙螺纹连接；上述透镜组包括镜筒，镜筒外表面上设置有直线移动定位槽；上述透镜组后端设置有环槽；上述压簧上设置有压簧底座，压簧底座上设置有压簧底座环槽；上述压簧通过透镜组后端环槽与压簧底座环槽定位，压簧底座与对准装置主体通过导向顶丝定位；导向顶丝与透镜组上直线移动定位槽间隙配合，使透镜组直线微距前后移动；

上述反射装置为平面全反射镜；

上述成像装置为带有“十”字型的环形靶标。

一种实现镜面定位仪光束快速对准装置的对准方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】将光束对准装置安装于镜面定位仪准直物镜管下端，通过顶端连接口与准直物镜管接触进行定位；

2】镜面定位仪准直物镜管射出激光，激光经半透半反分光镜后分成第一反射光和第一透射光；

上述第一反射光经透镜组成为第一会聚光束并在环形成像靶标上成像；

上述第一透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经半透半反分光镜反射后成为第三反射光；第三反射光经平面全反射镜反射成为第四反射光；

上述第四反射光经半透半反分光镜透射形成第二透射光；

上述第二透射光经透镜组形成第二会聚光束并在环形成像靶标上成像；

3】调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，使第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合；

3.1当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合，则光束对准成功，取下光束找准器即可进行测量。

3.2当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像不重合，则光束对准不成功，重新调整调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，直至第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合。

本发明的技术优点是：本发明在实际应用中可以大大缩短已广泛使用的镜面定位仪测量光学透镜中心厚度的调整时间。在实验室条件下，专业人员一般需要较长的时间完成光学透镜中心厚度的非接触测量，非专业人员所需时间则更长。而如果使用本发明的镜面定位仪光束快速对准的对准装置，可缩短镜面定位仪测量系统光学系统间隔的调整找像、对准时间3～5倍，进一步提高了镜面定位仪测量光学系统间隔的效率和应用范围。

附图说明：

图1是本发明的光束对准装置的结构示意图；

图2是本发明的光束对准装置的工作原理图；

其中，1-镜面定位仪准直物镜管、2-半透半反分光镜、3-透镜组、4-环形靶标、5-被测元件、6-平面全反射镜、7-对准装置主体、8-分光装置、9-反射装置、10-透镜装置、11-成像装置、12-桥板、13-调节旋钮套筒、14-导向顶丝、15-压簧、16-修研隔圈、17-顶端连接口、18-前端连接口、19-底端连接口、20-中间腔体、21-射出孔、22-筒座、23-压簧底座。

具体实施方式

参见图1-2，一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，包括镜面定位仪准直物镜管1；镜面定位仪准直物镜管1下端设置有光束对准装置；光束对准装置包括镜面定位仪准直物镜管1射出激光的光路上依次设置的对准装置主体7、分光装置8、透镜装置10和成像装置11；分光装置8反射面一侧还设置有反射装置9；

分光装置8入光镜面与镜面定位仪准直物镜管1射出的激光轴线成45°；透镜装置10的轴线与镜面定位仪准直物镜管1射出的激光轴线成90°；成像装置11设置在对准装置主体7前端；成像装置11通过桥板12与透镜装置10相互连接，并与镜面定位仪准直物镜管1射出的激光轴线成90°；

对准装置主体7成“凸”字形，包括顶端连接口17、前端连接口18、底端连接口19和中间腔体20；顶端连接口17、前端连接口18、底端连接口19通过中间腔体20互相连通并且构成三通结构；

分光装置8设置在中间腔体20内部；分光装置8包括半透半反分光镜2和筒座22；半透半反分光镜2用于将激光束分为反射激光束和透射激光束；筒座22固定半透半反分光镜；

顶端连接口17与镜面定位仪准直物镜管1相互连接；

前端连接口18设置有调节旋钮套筒13、压簧15和可直线调节激光光斑大小的透镜组；

底端连接口19设置有轴线与镜面定位仪准直物镜管1射出的激光轴线同轴的射出孔21；

镜面定位仪准直物镜管1射出入射光，入射光经分光装置后分成第一反射光和第一透射光；第一反射光经透镜装置在成像装置11上成像；透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经分光装置反射后成为第三反射光；第三反射光经反射装置9反射成为第四反射光；第四反射光经分光装置8透射及透镜装置10形成第二透射光在成像装置11上成像。

反射装置9与分光装置8中间设置有修研隔圈16，反射装置9轴线与准直物镜管1射出的激光轴线成90°；

调节旋钮套筒13与前端连接口通过细牙螺纹连接；透镜组包括镜筒，镜筒外表面上设置有直线移动定位槽；透镜组后端设置有环槽；压簧上设置有压簧底座，压簧底座上设置有压簧底座环槽；压簧通过透镜组后端环槽与压簧底座环槽定位，压簧底座与对准装置主体通过导向顶丝14定位；导向顶丝14与透镜组上直线移动定位槽间隙配合，使透镜组直线微距前后移动；调节旋钮套筒13与压簧15共同作用，使透镜组可直线微距移动，达到激光成像光斑最小；反射装置9为平面全反射镜；成像装置11为带有“十”字型的环形靶标4。

一种实现镜面定位仪光束快速对准装置的对准方法，包括以下步骤：

1】将光束对准装置安装于镜面定位仪准直物镜管下端，通过顶端连接口与准直物镜管接触进行定位；

2】镜面定位仪准直物镜管射出激光，激光经半透半反分光镜后分成第一反射光和第一透射光；

所述第一反射光经透镜组成为第一会聚光束并在环形靶标上成像；

所述第一透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经半透半反分光镜反射后成为第三反射光；第三反射光经平面全反射镜反射成为第四反射光；

所述第四反射光经半透半反分光镜透射形成第二透射光；

所述第二透射光经透镜组形成第二会聚光束并在环形成像靶标上成像；

3】调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，使第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合；

3.1当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合，则光束对准成功，取下光束找准器即可进行测量。

3.2当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像不重合，则光束对准不成功，重新调整调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，直至第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合。

本发明是通过以下技术方案实现的：所述的对准装置由对准装置主体7、分光装置8、反射装置9、透镜装置10和成像装置11构成；所述对准装置主体内部设置顶端连接口17、前端连接口18、底端连接口19和中间腔体20，顶端连接口17、前端连接口18、底端连接口19通过中间腔体20互相连通并且构成三通结构；所述中间腔体20内部设置半透半反分光装置8；所述顶端连接口17连接镜面定位仪上的准直物镜管1；所述前端连接口18设置有调节旋钮套筒13、导向顶丝14、压簧15和可直线调节激光光斑大小的透镜组3；所述底端连接口19设置轴线与镜面定位仪激光轴线同轴的射出孔21；所述分光装置8由半透半反分光镜2和固定分光镜的筒座22构成；所述分光装置8入光镜面与镜面定位仪激光轴线成45°；所述透镜装置10轴线镜面定位仪激光轴线成90°；所述反射装置9设置在分光装置8后端，中间设置可修研隔圈16，保证反射装置9、分光装置8轴线与镜面定位仪激光轴线分别成90°和45°；所述成像装置11设置在对准装置主体7前端，通过桥板12相互连接使其与镜面定位仪激光轴线成90°。

所述分光装置8是半透半反平面镜2，可以将激光束分为反射激光束和透射激光束。所述反射装置9为平面全反射镜6。所述成像装置11为带有“十”字的环形靶标；所述反射装置9、透镜装置10、成像装置11依次沿垂直于镜面定位仪上的准直物镜管1光轴的同一轴线排列。

实现镜面定位仪光束快速对准方法，按照如下步骤：

(1)将光束对准装置安装于镜面定位仪准直物镜管下端，通过顶端连接口台阶面与准直物镜管接触进行定位。

(2)打开镜面定位仪激光器，使镜面定位仪准直物镜管1射出入射光L，入射光L经半透半反分光镜2后分成第一反射光L0和第一透射光L2；所述第一反射光L0经透镜组3成为第一会聚光束L1并在环形成像靶标4上成像；所述第一透射光L2经被测元件5反射成第二反射光L3沿原路返回；第二反射光L3经半透半反分光镜2反射后成为第三反射光L4；第三反射光L4经平面全反射镜6反射成为第四反射光L5；所述第四反射光L5经半透半反分光镜2透射形成第二透射光L6；所述第二透射光L6经透镜组3形成第二会聚光束L7并在环形成像靶标4上成像。

(3)调整镜面定位仪准直物镜管1与被测元件5的相对角度，使第一会聚光束L1和第二会聚光束L7在光束对准装置环形成像靶标4上成像重合。

(4)如果第一会聚光束L1和第二会聚光束L7在光束对准装置环形成像靶标4上成像重合，则光束对准成功，取下光束找准器即可进行测量。

(5)如果第一会聚光束L1和第二会聚光束L7在光束对准装置环形成像靶标4上成像不重合，则光束对准成功，返回步骤(3)。

本发明提供了一种实现镜面定位仪光束快速对准的对准装置及对准方法。所述的对准装置由对准装置主体、分光装置、反射装置、透镜装置和成像装置构成；所述对准装置主体内部设置顶端连接口、前端连接口、底端连接口和中间腔体，顶端连接口、前端连接口、底端连接口通过中间腔体互相连通并且构成三通结构；所述中间腔体内部设置半透半反分光装置；所述顶端连接口连接镜面定位仪上的准直物镜管；所述前端连接口设置带有压缩弹簧、可调节激光光斑大小的透镜装置；所述底端连接口设置轴线与镜面定位仪激光轴线同轴的射出孔；所述反射装置设置在分光装置后端，中间设置可修研隔圈，保证反射装置、分光装置轴线分别与镜面定位仪激光轴线成90°和45°；所述成像装置设置在对准装置主体前端，通过桥板相互连接；所述反射装置、透镜装置、成像装置依次沿同一轴线排列。所述的快速对准方法是将对准装置安装在镜面定位仪上的准直物镜管上，镜面定位仪发出光束经过分光装置形成两路光束，一路光束进入透镜装置会聚，在环形成像靶标上成像，另一路光束经过被测元件、分光装置、反射装置的连续反射进入透镜装置会聚，在环形成像靶标上成像，调整被测元件使两成像点在成像装置上重合，卸下对准装置即可进行测量。本发明结构简单，对准方法快捷，可缩短镜面定位仪测量系统光学系统间隔的调整找像、对准时间3～5倍，且可以消除由激光光斑大小引起的误差，进一步提高了镜面定位仪测量光学系统间隔的效率和应用范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换。

Claims (6)

1.一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特征在于：包括镜面定位仪准直物镜管；所述镜面定位仪准直物镜管下端设置有光束对准装置；所述光束对准装置包括镜面定位仪准直物镜管射出激光的光路上依次设置的对准装置主体、分光装置、透镜装置和成像装置；所述分光装置反射面一侧还设置有反射装置；

所述分光装置入光镜面与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成45°；所述透镜装置的轴线与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成90°；所述成像装置设置在对准装置主体前端；所述成像装置通过桥板与透镜装置相互连接，并与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线成90°；

所述对准装置主体成“凸”字形，包括顶端连接口、前端连接口、底端连接口和中间腔体；所述顶端连接口、前端连接口、底端连接口通过中间腔体互相连通并且构成三通结构；

所述分光装置设置在中间腔体内部；所述分光装置包括半透半反分光镜和筒座；所述半透半反分光镜用于将激光束分为反射激光束和透射激光束；所述筒座固定半透半反分光镜；

所述顶端连接口与镜面定位仪准直物镜管相互连接；

所述前端连接口设置有调节旋钮套筒、压簧和可直线调节激光光斑大小的透镜组；

所述底端连接口设置有轴线与镜面定位仪准直物镜管射出的激光轴线同轴的射出孔；

所述镜面定位仪准直物镜管射出入射光，入射光经分光装置后分成第一反射光和第一透射光；所述第一反射光经透镜装置在成像装置上成像；所述透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经分光装置反射后成为第三反射光；第三反射光经反射装置反射成为第四反射光；所述第四反射光经分光装置透射及透镜装置形成第二透射光在成像装置上成像。

2.根据权利要求1所述的一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特征在于：所述反射装置与分光装置中间设置有修研隔圈，反射装置轴线与准直物镜管射出的激光轴线成90°。

3.根据权利要求2所述的一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特征在于：所述调节旋钮套筒与前端连接口通过细牙螺纹连接；所述透镜组包括镜筒，镜筒外表面上设置有直线移动定位槽；所述透镜组后端设置有环槽；所述压簧上设置有压簧底座，压簧底座上设置有压簧底座环槽；所述压簧通过透镜组后端环槽与压簧底座环槽定位，压簧底座与对准装置主体通过导向顶丝定位；导向顶丝与透镜组上直线移动定位槽间隙配合，使透镜组直线微距前后移动。

4.根据权利要求3所述的一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特征在于：所述反射装置为平面全反射镜。

5.根据权利要求4所述的一种实现镜面定位仪光束快速对准装置，其特征在于：所述成像装置为带有“十”字型的环形靶标。

6.基于权利要求1所述的一种实现镜面定位仪光束快速对准装置的对准方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】将光束对准装置安装于镜面定位仪准直物镜管下端，通过顶端连接口与准直物镜管接触进行定位；

2】镜面定位仪准直物镜管射出激光，激光经半透半反分光镜后分成第一反射光和第一透射光；

所述第一反射光经透镜组成为第一会聚光束并在环形成像靶标上成像；

所述第一透射光经被测元件反射成第二反射光沿原路返回；第二反射光经半透半反分光镜反射后成为第三反射光；第三反射光经平面全反射镜反射成为第四反射光；

所述第四反射光经半透半反分光镜透射形成第二透射光；

所述第二透射光经透镜组形成第二会聚光束并在环形成像靶标上成像；

3】调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，使第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合；

3.1当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合，则光束对准成功，取下光束找准器即可进行测量。

3.2当第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像不重合，则光束对准不成功，重新调整调整镜面定位仪准直物镜管与被测元件的相对角度，直至第一会聚光束和第二会聚光束在光束对准装置环形成像靶标上成像重合。