CN110887637A - 一种同轴平行光管光轴引出装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同轴平行光管光轴引出装置及方法。平行光管光轴引出装置包括激光干涉仪、标准平面镜及激光准直器，激光准直器可发射准直激光束，固定在平行光管安装面上且实现二维可调。平行光管光轴引出方法：利用激光干涉仪和标准平面镜确定平行光管中心视场，即光轴方向；调节激光准直器的姿态，使其自准直标准平面镜；激光准直器光束方向即为平行光管光轴方向，装调完成。本发明将同轴平行光管光轴平行引出，无任何分量，有利于高效率利用平行光管测试产品。

Description

一种同轴平行光管光轴引出装置及方法
技术领域
本发明属于光学装校和检测技术领域，具体涉及一种同轴平行光管光轴引出装置与方法。
背景技术
平行光管是光学仪器装校和检测的重要工具之一，在相机总装总调过程中提供无穷远准直目标，平行光管与光源和目标装置配合使用可以模拟不同特征的空间目标，由于相机、平行光管和靶标三者是空间分离的，每次试验前都要将平行光管光轴与相机视轴对准，同时将靶标调整到平行光管焦面位置且靶标中心处于平行光管的中心视场，因此需要标定出平行光管光轴。平行光管光轴对准的已有技术主要是将光轴间接引出法。
采用间接引出法是用经纬仪将相机光轴引出到基准立方镜，将平行光管光轴引出到另一基准立方镜。通过测量两个基准立方镜的角度，建立两个基准立方镜的关系，从而将平行光管光轴与相机光轴对准。现有技术方法，光轴对准时间较长，而且需要借助测量仪器经纬仪进行多次准直和互瞄测量，引入了自准直测量误差和互瞄测量误差。
发明内容
为了解决同轴平行光管光轴对准时间较长的问题，本发明提供了一种同轴平行光管光轴引出装置与方法。
一种同轴平行光管光轴引出装置，包括激光干涉仪、激光准直器和标准平面镜，激光准直器由激光发射源、二维调节机构和圆孔目标板组成；其特征在于：激光干涉仪放置在平行光管焦面一侧，标准平面镜放置在平行光管出光口前，用于标定平行光管光轴，激光准直器固定在平行光管出口中心位置。
标准平面镜的面形精度RMS优于1/10λ(λ＝632.8nm)，具有俯仰和偏摆方向调节功能。
激光准直器可发射准直激光束，激光准直器激光为可见光源，激光准直器固定在二维调节机构上，二维调节机构另一端与平行光管端面连接固定。通过调整发射激光束方向，使返回激光光斑落到接收圆孔目标板的圆孔内。
一种平行光管光轴引出方法步骤如下：
调整激光干涉仪位置，使其焦点与平行光管焦面中心重合，并且激光干涉仪光斑处于平行光管出口中心位置。经过调整后，激光干涉仪的光轴和平行光管光轴重合。
调整标准平面镜姿态，使全孔径干涉条纹处于零级条纹。经过调整后，标准平面镜法线方向和平行光管光轴重合。
调整激光准直器姿态，通过调节二维调节机构实现俯仰和偏摆方向的角度变化。通过调节后，激光准直器发出的激光经标准平面镜反射到接收圆孔目标板的圆孔内，激光准直器光束方向即为平行光管光轴方向。
本发明将平行光管光轴平行引出，无任何分量，有利于高效利用平行光管测试产品。
本发明对比现有技术具有以下显著优点：
(1)将平行光管光轴平行引出，无任何分量，避免了用经纬仪间接测量引入的误差；
(2)可快速对准平行光管光轴；
(3)操作简单，省去了用基准立方镜建立联系的大量计算。
附图说明
图1为本发明的平行光管光轴引出装置示意图。
图中：1是激光干涉仪，2是激光准直器，2-1是激光发射源，2-3是二维调节机构，3是标准平面镜。
具体实施方式
一种平行光管光轴引出装置，包括激光干涉仪、激光准直器和标准平面镜，激光准直器由激光准直发射源、二维调节机构和圆孔目标板组成；其特征在于：激光干涉仪放置在平行光管焦面一侧，标准平面镜放置在平行光管出光口前，用于标定平行光管光轴，激光准直器固定在平行光管次镜背部安装面上，即平行光管出口中心位置。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释说明，但并不限定本发明的保护范围。
一种平行光管光轴引出方法，包括以下步骤：
步骤a：调整激光干涉仪1位置，使其焦点与平行光管焦面中心重合，并且激光干涉仪1光斑处于平行光管出口中心位置。经过调整后，激光干涉仪的光轴和平行光管光轴重合。
步骤b：调整标准平面镜3姿态，使全孔径干涉条纹处于零级条纹。经过调整后，标准平面镜3法线方向和平行光管光轴重合。
步骤c：调整激光准直器2姿态，通过调节二维调节机构的3个螺杆实现俯仰和偏摆方向的角度变化。通过调节后，激光准直器2发出的激光经标准平面镜3反射严格原路返回，激光准直器2光束方向即为平行光管光轴方向。
本发明按解决技术问题的技术方案步骤去实施。所述的标准平面镜的面形精度RMS优于1/10λ，具有俯仰和偏摆方向二维调节功能。
实际装校时，利用激光干涉仪1和标准平面镜3确定平行光管中心视场，即光轴方向，调节干涉仪1和标准平面镜3的相对位置，使激光干涉仪1的光轴和平行光管的光轴重合。调节后全孔径干涉条纹处于零级条纹，激光干涉仪的离焦量接近于零；标准平面镜3的位置不动，对激光准直器2进行标定，将激光准直器2与标准平面镜自准直。
所述的激光准直器2为半导体激光二极管，前端放置一准直透镜，用于改善准直度，提高激光束质量以及工作距离。激光准直器2可发射可见激光，并实现俯仰和偏摆方向二维可调，激光准直器固定在二维调节机构上，二维调节机构另一端与平行光管端面连接固定。
激光准直器2出光口处安装一圆孔目标板，激光准直器2发出的准直激光束经标准平面镜反射回来，调节激光准直器的俯仰和偏摆，使返回的光斑落到接收目标板圆孔内，装校完成。
对于一台平行光管光轴只需标定一次，光轴标定完成后激光干涉仪1和标准平面镜3不再需要。
若激光准直器与被测产品入瞳面的距离为2000mm，激光准直器束散角为 10urad，那么激光准直器发出的激光束在被测产品上的偏移量约为0.01mm，对于激光准直器引出的平行光管光轴指导被测产品放置姿态，偏移量可以忽略不计。
测试时，将激光准直器打开，根据激光束的方向和位置调节测试产品的姿态，调节完成后，在平行光管焦面处放置测试所需光源，测试产品探测器视场内可以找到成像图案，根据成像图案的位置，微调测试产品，就可以将平行光管光轴和相机视轴对准。

Claims (7)

1.一种同轴平行光管光轴引出装置，包括激光干涉仪(1)、激光准直器(2)和标准平面镜(3)，激光准直器(2)由激光准直发射源(2-1)、二维调节机构(2-2)和圆孔目标板(2-3)组成；其特征在于：
所述的激光干涉仪(1)放置在平行光管焦面一侧，标准平面镜(3)放置在平行光管出光口前，激光准直器(2)固定在平行光管的次镜背部安装面上，通过调整发射激光束方向，使返回激光光斑落到接收圆孔目标板(2-3)的圆孔内。
2.根据权利要求1所述的一种平行光管光轴引出装置，其特征在于：所述的激光干涉仪(1)的工作波长为可见光波段。
3.根据权利要求1所述的一种平行光管光轴引出装置，其特征在于：所述的标准平面镜(3)的面形精度RMS优于1/10λ，λ＝632.8nm。
4.根据权利要求1所述的一种平行光管光轴引出装置，其特征在于：所述的标准平面镜(3)具有俯仰和偏摆方向调节功能。
5.根据权利要求1所述的一种平行光管光轴引出装置，其特征在于：所述的激光准直器(2)的工作波长为可见光波段，可发射准直激光束；激光准直器束散角优于10urad。
6.根据权利要求1所述的一种平行光管光轴引出装置，其特征在于：所述的激光准直器在俯仰和偏摆方向二维可调。
7.一种基于权利要求1所述的平行光管光轴引出装置的光轴引出方法，其特征在于方法步骤如下：
1)调整激光干涉仪(1)位置，使其焦点与平行光管焦面中心重合，并且激光干涉仪光斑处于平行光管出口中心位置。经过调整后，激光干涉仪的光轴和平行光管光轴重合；
2)调整标准平面镜(3)姿态，使全孔径干涉条纹处于零级条纹。经过调整后，标准平面镜法线方向和平行光管光轴重合；
3)调整激光准直器(2)姿态，通过调节二维调节机构(2-2)实现俯仰和偏摆方向的角度变化；通过调节后，激光准直器发出的激光经标准平面镜反射落到接收圆孔目标板(2-3)圆孔内，激光准直器(2)的光束方向即为平行光管光轴方向。
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