基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置及技巧与步骤

技术领域：

本发明涉及一种基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置及方式，属于光学设施技术领域。

背景技术：

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在高分辨率成像应用以及地面测试装置中，长焦距甚至超长焦距光学系统应用越来越多，一般地，将焦距10米以上被觉得是相机离并且超长焦距的光学系统。其焦距测量误差尤其重要。常规的精密测角法使用靶标板与经纬仪检测焦距，对相机距系统检测因靶标板较小，对应的入射角度较小，经纬仪相对测量误差较大；而放大倍率法必须焦距相当量级的光学平台，检测费用较高且通用性不高。因而，传统的焦段测量方法很难应用于长焦距或超长焦距光学系统的焦距测量。

技术推动要素：

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本发明的目的是对于上述存在的弊端提供一种基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置及方式，通过平面镜产生测试所需的垂直光，完成对焦距光学系统的焦段测量。

上述的目的通过下面的科技方案推动：

基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置，包括置于待测光学系统出口位置的平面镜、置于待测光学系统焦面上的焦面探测ccd，以及干涉仪；所述干涉仪的焦点位于所述待测光学系统的焦面上，所述焦面观测ccd安装在平行设置的电动导轨上，所述平面镜设置在细分多齿分度台上。

所述的基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置，所述的待测光学系统比如主镜和次镜，光束由主镜和次镜反射后，在焦面处成像。

所述的基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置，所述的主镜采用凹反射镜，所述次镜采用凹反射镜或凸反射镜。

用上述基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置进行长焦距光学系统焦距测量的方式，该办法包括如下步骤：

（1）将干涉仪置于使其焦点位于待测光学系统的焦面处；将平面镜放置于细分多齿分度台上，置于待测光学系统出光口；

（2）利用干涉仪和平面镜，采用自准直干涉测量方式检查待测光学系统的波像差；

（3）将焦面探测ccd安置于电动导轨上；然后将焦面探测ccd和电动导轨放置于待测光学系统的焦面处；

（4）调节多齿分度台的视角，带动平面镜转动，焦面处返回的像点被ccd接收，调节ccd前后位置让其像点最小，即可将ccd探测靶面置于待测光学系统焦面，记录此时像点质心像素坐标a；

（5）继续调节多齿分度台角度，使其转动视角θ，则返回平行光束角度变化2θ；

（6）由电动导轨带动ccd平移，接收新的像点位置，记录电动导轨移动量d1和此时像点质心像素坐标b；

（7）根据电动导轨移动量d1、ccd探测像点波束坐标变化(b-a)和ccd像素大小h即可计算处像点移动距离d=d1+h*(b-a)；则系统焦距f为f=d/tan(2θ)；

（8）重复步骤（5）-（7），多次测定系统焦距取平均值即可得到系统焦距。

所述的焦段距光学系统焦距测量的方式，步骤（2）中所述自准直干涉测量方式是基于干涉仪和平面反射镜的测量方式，具体是：由干涉仪发出球面波，会聚于待测光学系统焦面后，由待测光学系统多次反射变为平行光出射，由平面镜反射沿原路返回，再由待测光学系统多次反射后变为球面波前，由干涉仪接收进行系统波像差检测。

所述的焦段距光学系统焦距测量的方式，步骤（8）中所述测量数量为3-10次。

有益效果：

1.本发明通过平面镜，产生高精度平行光，避免额外使用光学平台；通过多齿分度台，提高平行光角度测量精度；通过ccd加电动导轨，提高像点距离校准精度；适用于长焦距甚至超长焦距系统的焦距测量，且该原则通用性强，测量不同系统无需更换任何元件或额外降低元件。

附图说明：

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图中：1-待测光学系统，2-平面镜，3-ccd，4-干涉仪，5-电动导轨,6-细分多齿分度台，11-主镜，12-次镜。

具体实施手段：

本发明由平面镜和高精度细分多齿分度台及焦面探测ccd组成的焦段测量装置。其中平面镜放置于待测光学平台的出光口，用于将待测光学系统出射的高精度平行光自准反射回系统焦面，由焦面探测ccd接收自准返回的焦点。平面镜放置于高精度细分多齿分度台上，可由多齿分度台转动视角θ,带动平面镜产生高精度已知角度2θ的垂直光，ccd由电动导轨带动接收焦面像点的平移量，根据导轨移动距离及ccd接收像点的载荷坐标，即可算出像点移动距离d。根据像点移动距离d及垂直光角度差异2θ计算得到系统焦距f=d/tan(2θ)。

首先运用干涉仪与平面镜，采用自准直干涉测量方式检查待测光学系统波像差，使检测波前误差尽量小，以提升出射平行光束的质量，提高焦面位置准确性。将焦面探测ccd与电动导轨放置于焦面处，调节多齿分度台角度，带动自准平面镜角度变化，焦面处像点移动，由焦面探测ccd接收移动的像点。调节不同的角度量，分别测出相应的像点移动量计算系统焦距，多次检测取平均受到最后系统焦距。

具体地：由图1到图2所示，本施行例的基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置长焦距光学系统，包括置于待测光学系统1出口位置的平面镜2、置于待测光学系统焦面上的焦面探测ccd3，以及干涉仪4；所述干涉仪的焦点位于所述待测光学系统的焦面上，所述焦面观测ccd安装在平行设置的电动导轨5上，所述平面镜设置在细分多齿分度台6上。

所述的基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置，所述的待测光学系统通常包括称作主镜的凹反射镜和称作次镜的凹反射镜或凸反射镜组成，无穷远甚至有限远处的光束由主镜和次镜反射后，在焦面处成像，此类待测系统称为双反射式光学系统，对于较复杂系统还可能包含除主次镜以外的其它非球面镜或者平面反射镜。

用上述基于自准平面镜的焦段距光学系统焦距测量装置进行长焦距光学系统焦距测量的方式，该办法包括如下步骤：

（1）将干涉仪置于使其焦点位于待测光学系统的焦面处；将平面镜放置于细分多齿分度台上，置于待测光学系统出光口；

（2）利用干涉仪和平面镜，采用自准直干涉测量方式检查待测光学系统的波像差；

（3）将焦面探测ccd安置于电动导轨上；然后将焦面探测ccd和电动导轨放置于待测光学系统的焦面处；

（4）调节多齿分度台的视角，带动平面镜转动，焦面处返回的像点被ccd接收，调节ccd前后位置让其像点最小，即可将ccd探测靶面置于待测光学系统焦面长焦距光学系统，记录此时像点质心像素坐标a；

（5）继续调节多齿分度台角度，使其转动视角θ，则返回平行光束角度变化2θ；

（6）由电动导轨带动ccd平移，接收新的像点位置，记录电动导轨移动量d1和此时像点质心像素坐标b；

（7）根据电动导轨移动量d1、ccd探测像点波束坐标变化(b-a)和ccd像素大小h即可计算处像点移动距离d=d1+h*(b-a)；则系统焦距f为f=d/tan(2θ)；

（8）重复步骤（5）-（7），多次测定系统焦距取平均值即可得到系统焦距。

所述的焦段距光学系统焦距测量的方式，步骤（2）中所述自准直干涉测量方式是基于干涉仪和平面反射镜的测量方式，由干涉仪发出球面波，会聚于待测系统焦面后，由待测系统多次反射变为平行光出射，由平面镜反射沿原路返回，再由待测系统多次反射后变为球面波前，由干涉仪接收进行系统波像差检测。

所述的焦段距光学系统焦距测量的方式，步骤（8）中所述测量数量为3-10次。

本发明方案所公开的科技方式除了限于上述技术方法所公开的科技方式，还包含由以上技术特点等同替换所构成的科技方案。本发明的未尽事宜，属于本领域科技人员的公知常识。

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