CN104990692A - 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法 - Google Patents

一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104990692A
CN104990692A CN201510498013.0A CN201510498013A CN104990692A CN 104990692 A CN104990692 A CN 104990692A CN 201510498013 A CN201510498013 A CN 201510498013A CN 104990692 A CN104990692 A CN 104990692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
focal plane
calibrated
supplementary lens
lens
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510498013.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104990692B (zh
Inventor
李季
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Astronomical Instruments Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Astronomical Instruments Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Astronomical Instruments Co Ltd filed Critical Nanjing Astronomical Instruments Co Ltd
Priority to CN201510498013.0A priority Critical patent/CN104990692B/zh
Publication of CN104990692A publication Critical patent/CN104990692A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104990692B publication Critical patent/CN104990692B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，具体步骤包括：1)利用ZEMAX软件计算待标定镜片或光学系统在不可见光工作波段下的焦面位置或者光学总长；2)使用ZEMAX多重结构模块设计附加透镜，系统的光学总长或者附加后截距总光学厚度与待标定镜片或系统的后截距等长；3)加工附加透镜，实测光学参数；4)搭建自准直光路；5)用自准直光路标定焦面。本发明提供了一种直接确定不可见光焦面方法，该方法能够适应较宽光谱范围的焦面调校光路的设计；本发明的方法结构简单，适应性强，低成本，装调方法合理可靠，可操作性强。

Description

一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法
技术领域
本发明属于光学检测领域，具体涉及一种确定不可见光透射光学系统焦面位置的方法。
背景技术
一般单纯的不可见光透射光学系统(例如近紫外和近红外波段)不与可见光消色差，例如消球差单透镜，在标定系统焦面位置的时候目前通常根据可见光焦点推算所使用的不可见光波段下的焦面位置，标定出焦面位置的误差较大，对于焦深较小、像质要求较高的光学系统，更难以满足焦面标定的要求。在具体实施的过程中还需要保证焦面组件与光轴的同心度和轴向位置度，操作难度大、效率低。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提出了一种使用附加透镜和单色可见光，利用光学设计软件ZEMAX，设计“等光学总长”调校光路，标定不可见光光学系统焦面位置的方法。
本发明的技术方案如下：
一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，具体包括如下步骤：
步骤一：利用ZEMAX软件计算待标定镜片或光学系统在不可见光工作波段下的焦面位置或者光学总长；
步骤二：使用ZEMAX多重结构模块设计附加透镜，系统的光学总长或者附加后截距“总光学厚度”与待标定镜片或系统的后截距等长，组合后系统像质不低于系统自身的成像质量；
步骤三：加工附加透镜，实测透镜材料的光学参数，加工精度不低于待标定镜片或系统精度；
步骤四：搭建自准直光路，该光路由依次排列的标准平面镜、待标定系统、附加透镜以及干涉仪或分划板组成；
步骤五：用步骤四搭建的自准直光路标定焦面：先不装附加透镜，调校标准平面镜与待标定系统的相对位置，然后架设附加透镜，按设计光路检测组合系统的像质，调校好像质后，干涉仪的焦面即为待标定系统的焦面，或者使用分划板结合“五角棱镜法”实测光束平行性。
进一步，步骤二中，所述ZEMAX多重结构模块所使用的多重结构优化函数可使用多重结构同时优化两个波段下附加透镜的镜面曲率、厚度以及镜间距参数。
进一步，步骤三中，所述实测透镜材料的光学参数包括折射率和阿贝数用于Zemax复算。
进一步，步骤五中，使用分划板结合“五角棱镜法”实测光束平行性时，定量测量光束的平行性，根据相应的公式得出实际的焦面分划板的离焦量，或者根据计算结果精细调整焦面组件的位置，直至达到要求。
本发明的有益效果如下：
本发明一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，提供了一种直接确定不可见光焦面方法，该方法能够适应较宽光谱范围的焦面调校光路的设计；本发明的方法结构简单，适应性强，低成本，装调方法合理可靠，可操作性强。
附图说明
图1为透镜在紫外光某一波长下的光路。
图2为透镜在使用632.8nm激光干涉仪调校焦面位置的光路。
图3为焦面调校光路的波像差结果。
图4为利用ZEMAX设计软件的多重结构模块设计变波长，优化参数设置。
图5为实际标校过程中使用的自准直光路。
图中：1、标准平面镜；2、待标定的光学元件或系统；3、附加透镜；4、焦面分划板或激光干涉仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，具体包括如下步骤：
1、ZEMAX软件计算待标定镜片或光学系统在不可见光工作波段下的焦面位置或者光学总长(见图1，椭圆圆圈)；
2、使用ZEMAX多重结构模块设计附加透镜，要求系统的光学总长或者附加后截距“总光学厚度”与待标定镜片或系统的后截距等长，见图1和图2红色圆圈标记处，另外要求组合后系统像质较好(像质要求不得低于系统自身的成像质量)，如图3所示，具体多重结构优化函数参考图4；(可以使用多重结构同时优化两个波段下附加透镜的镜面曲率，厚度以及镜间距等参数)
3、加工附加透镜，要求透镜材料的光学参数实测(实测数据如折射率和阿贝数可用于Zemax复算)，加工精度不得低于待标定镜片或系统精度；
4、按图5所示搭建自准直光路，该光路由标准平面镜，待标定系统和附加透镜以及干涉仪(或分划板)组成；
5、用图5的光路标定焦面：先不装附加透镜3，调校标准平面镜1与待标定的光学元件或系统2的相对位置(在激光干涉仪测试波长下的焦点位置可以使用ZEMAX计算得出)，然后架设附加透镜，按设计光路检测组合系统的像质，调校好像质后，干涉仪的焦面即为所需标定的光学元件或系统的焦面，还可以使用十字分板结合“五角棱镜法”实测光束平行性(该测量方法可定量测量光束的平行性，根据相应的公式可以得出实际的焦面分划板的离焦量，也可以根据计算结果精细调整焦面组件的位置，直至达到要求)。照射光需要加632.8nm滤光片。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，具体包括如下步骤：
步骤一：利用ZEMAX软件计算待标定镜片或光学系统在不可见光工作波段下的焦面位置或者光学总长；
步骤二：使用ZEMAX多重结构模块设计附加透镜，系统的光学总长或者附加后截距“总光学厚度”与待标定镜片或系统的后截距等长，组合后系统像质不低于系统自身的成像质量；
步骤三：加工附加透镜，实测透镜材料的光学参数，加工精度不低于待标定镜片或系统精度；
步骤四：搭建自准直光路，该光路由依次排列的标准平面镜、待标定系统、附加透镜以及干涉仪或分划板组成；
步骤五：用步骤四搭建的自准直光路标定焦面：先不装附加透镜，调校标准平面镜与待标定系统的相对位置，然后架设附加透镜，按设计光路检测组合系统的像质，调校好像质后，干涉仪的焦面即为待标定系统的焦面，或者使用分划板结合“五角棱镜法”实测光束平行性。
2.根据权利要求1所述的一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，其特征在于：步骤二中，所述ZEMAX多重结构模块所使用的多重结构优化函数可使用多重结构同时优化两个波段下附加透镜的镜面曲率、厚度以及镜间距参数。
3.根据权利要求1所述的一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，其特征在于：步骤三中，所述实测透镜材料的光学参数包括折射率和阿贝数用于Zemax复算。
4.根据权利要求1所述的一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法，其特征在于：步骤五中，使用分划板结合“五角棱镜法”实测光束平行性时，定量测量光束的平行性，根据相应的公式得出实际的焦面分划板的离焦量，或者根据计算结果精细调整焦面组件的位置，直至达到要求。
CN201510498013.0A 2015-08-13 2015-08-13 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法 Active CN104990692B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510498013.0A CN104990692B (zh) 2015-08-13 2015-08-13 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510498013.0A CN104990692B (zh) 2015-08-13 2015-08-13 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104990692A true CN104990692A (zh) 2015-10-21
CN104990692B CN104990692B (zh) 2017-06-06

Family

ID=54302534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510498013.0A Active CN104990692B (zh) 2015-08-13 2015-08-13 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104990692B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109374262A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 使用干涉仪对非消色差光学系统装调检测方法及系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910911A (ja) * 1982-07-12 1984-01-20 Canon Inc 合焦位置検出装置
JP2000155071A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Omron Corp 焦点距離測定装置及び焦点距離測定方法
CN101140196A (zh) * 2007-09-11 2008-03-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 透镜焦距的测量装置及其测量方法和光学质量评估方法
CN101339013A (zh) * 2008-08-27 2009-01-07 中国科学院光电技术研究所 可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定
CN101493376A (zh) * 2009-03-06 2009-07-29 北京理工大学 五棱镜组合超长焦距测量方法与装置
CN102507153A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 北京空间机电研究所 一种航天相机红外镜头焦面标定方法
CN102589851A (zh) * 2012-01-16 2012-07-18 北京理工大学 反射式共焦透镜焦距测量方法
CN102998096A (zh) * 2012-12-17 2013-03-27 吉林大学 凸透镜焦距的测量方法
CN103063414A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 南京理工大学 一种采用对称光栅的焦距测量装置
KR20140146903A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 주식회사 엘지화학 마이크로렌즈의 초점 거리 측정 방법 및 초점 거리 측정 장치

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910911A (ja) * 1982-07-12 1984-01-20 Canon Inc 合焦位置検出装置
JP2000155071A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Omron Corp 焦点距離測定装置及び焦点距離測定方法
CN101140196A (zh) * 2007-09-11 2008-03-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 透镜焦距的测量装置及其测量方法和光学质量评估方法
CN101339013A (zh) * 2008-08-27 2009-01-07 中国科学院光电技术研究所 可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定
CN101493376A (zh) * 2009-03-06 2009-07-29 北京理工大学 五棱镜组合超长焦距测量方法与装置
CN102507153A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 北京空间机电研究所 一种航天相机红外镜头焦面标定方法
CN102589851A (zh) * 2012-01-16 2012-07-18 北京理工大学 反射式共焦透镜焦距测量方法
CN102998096A (zh) * 2012-12-17 2013-03-27 吉林大学 凸透镜焦距的测量方法
CN103063414A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 南京理工大学 一种采用对称光栅的焦距测量装置
KR20140146903A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 주식회사 엘지화학 마이크로렌즈의 초점 거리 측정 방법 및 초점 거리 측정 장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李玉瑶 等: ""基于激光光束质量测量的超消色差物镜设计"", 《激光与光电子学进展》 *
陈磊 等: ""红外光学透镜焦距测量"", 《光子学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109374262A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 使用干涉仪对非消色差光学系统装调检测方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104990692B (zh) 2017-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9829312B2 (en) Chromatic confocal range sensor comprising a camera portion
CN103063415B (zh) 一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法
US10018836B2 (en) Geodetic instrument with diffractive optical elements
CN105784335A (zh) 一种标定基准镜法线方向的辅助光校装置及方法
JP6872519B2 (ja) レーザ作動光源
CN103471521B (zh) 快速、准确的光学非球面的实时检测方法
KR101493451B1 (ko) 다축 광학계의 축 정렬 점검장치 및 이의 정렬점검방법
CN103017681A (zh) 近抛物面的旋转轴对称凹非球面的实时检测方法
KR100763974B1 (ko) 중적외선 파면센서의 광축정렬 장치 및 그 방법
CN104990692A (zh) 一种用附加透镜标定不可见光透射光学系统焦面的方法
CN101490504A (zh) 激光测距传感器系统光学适配器和方法
CN203965040U (zh) 基于单个自由曲面的成像光谱仪分光系统
CN205374850U (zh) 透射式光电定心仪
CN109855546A (zh) 一种短相干干涉测量透镜中心厚度的系统和方法
CN102539120B (zh) 一种用于离轴r-c系统光谱反射率的测量方法
CN202747999U (zh) 对柱面进行干涉检测的镜头
CN110375965B (zh) 预测反射式拼接镜随机制造误差对出瞳波前影响的方法
JP2008045891A (ja) 放射温度計
CN104950421B (zh) 一种自动聚焦系统
Maxey et al. A hybrid reflective/refractive/diffractive achromatic fiber-coupled radiation resistant imaging system for use in the Spallation Neutron Source (SNS)
Hothmer Possibilities and limitations for elimination of distortion in aerial photographs
RU2461797C1 (ru) Устройство для измерения изгиба артиллерийского ствола
CN112763192A (zh) 一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路
CN110307963A (zh) 检测透射式光学系统任意波长焦距的方法
EP3553574A1 (en) Alignment method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant