[发明专利]用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统，属于光学领域。

背景技术

随着高功率固体激光驱动器的建设光学元件损伤成为了人们必须面临的棘手间题。光学元件损伤带来的危害引起了人们的极大程度上的重视，将光学元件损伤在线检测出来，对改进光学元件的加工工艺、优化元件使用策略具有非常重要的意义。

研究表明，初始光学元件损伤尺寸较小、损伤点的面积份额较小，损伤增长的阈值和速度较小，随着光学元件上高通量激光辐照的增多，损伤也逐渐增加，当损伤达到一定尺寸和数量后，光学元件的损伤将急剧增长，最终将导致光学元件的彻底损坏。如果能够将光学元件的损伤在早期检测出来，在元件损伤达到不可修复的程度前对其进行更换或修复，将大大增加元件的实用寿命，节约大量的运行成本，并提高运行效率。

根据光学元件的使用状态，可分为离线检测和在线检测。离线检测需要将待检测的光学元件从系统中卸载下来，进行测量和分析。离线方法检测效率低下、限制条件多等缺点。在大型光学系统中，由于光学元件的数目巨大，传统的离线检测方法已经难以满足检测要求。目前国内对于光学元件损伤采用的检测方式大多为离线检测。

发明内容

本发明目的是为了解决目前国内对于光学元件损伤采用的检测方式大多为离线检测，难以满足检测要求的间题，提供了一种用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统。

本发明所述用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统，它包括前镜组、后镜组和CCD，

前镜组的光轴、后镜组的光轴和CCD的光接收面的中心法线重合，

前镜组由3块透镜组成，后镜组由3块胶合透镜组成，后镜组能够沿其光轴前后移动，CCD能够沿光轴前后移动，

前镜组将入射光透射后出射至后镜组，后镜组的透射光入射至CCD的光接收面。

本发明的优点：本发明采用在线检测的方法对光学元件进行损伤检测，待检测的光学元件不需要从系统中移出，可以通过在线检测系统对全部光学元件进行在线的检测及跟踪监控。当某个元件的损伤达到极限尺寸时，将该元件替换下来并修复，从而可以减少光学系统的损坏扩散的危险，可以提高元件的使用寿命，节约大量成本。

附图说明

图1是实施方式一所述用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统的结构示意图；

图2是采用本发明所述用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统进行在线检测的仿真图；

图3是实施方式二的结构示意图；

图4是图3剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述用于在线检测光学元件损伤的变焦距光学系统，它包括前镜组1、后镜组2和CCD3，

前镜组1的光轴、后镜组2的光轴和CCD3的光接收面的中心法线重合，

前镜组1由3块透镜组成，后镜组2由3块胶合透镜组成，后镜组2能够沿其光轴前后移动，CCD3能够沿光轴前后移动，

前镜组1将入射光透射后出射至后镜组2，后镜组2的透射光入射至CCD3的光接收面，获取被测光学元件图像，CCD3获取的被测光学元件图像发送给计算机进行损伤分析。

该系统检测目标的范围1.5m-2.8m，可以检测光学元件的通光口径为310×310mm²，检测出的损伤区域尺寸大小为60μm，学系统的分辨率优于180μm。

本发明的光学系统组成原理如图1所示，主要由两部分组成，分别为前镜组1和后镜组2，其中前镜组1由3块透镜组成，工作时前镜组固定不动。后镜组2由3组胶合透镜组成，工作时后针对不同工作距离(丛1.8m-80m)的检测目标后镜组2前后移动调焦，实现对不同位置的光学元件的检测，后镜组2运动的同时，CCD3前后移动实现对焦使被测目标成像清晰。

根据设计指标的要求，我们完成了光学系统的仿真设计，光路的仿真设计的结果如图2所示。

传统的变焦距光学系统，焦距改变，必然使物像之间的倍率发生变化，同时还要求保持像面位置不变，即物像之间的共轭距不变。

本检测光学系统设计要求不同，本系统要求被测目标的工作距变化，物像间共轭距发生变化，但要求放大倍率基本保持不变。所以本系统与传统的变焦光学系统设计完全不同。这是因为被测目标的成像口径基本一致，成像的接受面CCD3的像面大小确定，被测量光学元件工作距从1.8m变化到2.8m，为保证成像表面大小不变，必须保证光学系统的放大倍率基本不变，通过CCD3的调整，使被测量光学元件清晰成像在CCD3上。