[发明专利]一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的方法及装置

说明书

本申请公开了一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的装置及方法，所述装置包括安装底座(1)，在所述安装底座(1)上设置有安装支架(2)，在所述安装支架(2)上设置有透光片(3)，在所述透光片(3)下方设置有反射镜(4)，所述反射镜(4)与所述透光片(3)相对，并且，所述反射镜(4)与所述透光片(3)平行，在所述反射镜(4)旁侧设置有相机(5)，所述装置还包括用于数据处理的处理器(6)，本申请提供的方法根据光的透射以及反射原理，利用发散光束由透射以及反射在透光片上所形成两个光斑的中心距来检测所述发散光束的光轴垂直度，使检测装置的设置达到最简化，检测结果的精度最优。

技术领域

本申请属于光学检测领域，特别涉及一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的方法及装置。

背景技术

随着光学技术的发展，越来越多的光学系统被用于高精密光学检测设备，例如，生物医学成像设备，实验室精密检测仪器等。

精密光学检测设备中通常设置有用于放大成像的光学系统，在所述光学系统中，一般设置有用于使光束聚焦的聚焦透镜，由样品发射出的光线经过聚焦透镜相交于所述聚焦透镜的焦点，形成先聚焦后发散的光束，为方便描述，以下简称为发散光束。在光学系统精密调节过程中往往要求所述发散光束的光轴垂直于所述精密光学检测设备的安装面，所述安装面用于安装所述精密光学检测设备中其它光学元件的平面，但是目前难以检测所述发散光束的光轴垂直度，即，所述发散光束与所述安装面法线之间夹角的角度。

发明内容

为检测发散光束光轴垂直度的精度更高，测量结果更准确，本申请根据光的透射以及反射原理，利用发散光束由透射以及反射在透光片上所形成两个光斑的中心距来检测所述发散光束的光轴垂直度。

具体地，本申请提供以下几个方面：

第一方面，本申请提供一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的装置，所述装置包括安装底座1，在所述安装底座1上设置有安装支架2，在所述安装支架2上设置有用于调节发散光束透过率的透光片3，在所述透光片3下方设置有用于反射所述发散光束的反射镜4，所述反射镜4与所述透光片3相对，并且，所述反射镜4与所述透光片3平行，在所述反射镜4旁侧设置有用于采集光束所形成光斑信息的相机5，所述装置还包括用于数据处理的处理器6。

本申请提供的装置利用光的反射原理，根据发散光束在透射以及反射过程中在所述透光片上形成的光斑来捕捉所述发散光束光轴与安装面之间的夹角，所述装置结构简单，适用范围广泛，能够应用于多种光学成像系统，而且检测精度高，即，检测限低。

在一种可实现的方式中，所述透光片3的透过率可调。从而可以根据不同发散光束的光强来调节透光片3的透过率，使得透射光以及反射光均能够在所述透光片3的下表面形成清晰的光斑。

在一种可实现的方式中，所述透光片3与所述反射镜4之间的距离可根据光轴垂直度的目标检测精度以及相机镜头系统的检测精度设定。所述透光片3与所述反射镜4之间的距离越大，同一束发散在所述透光片下表面所形成的透射光斑与反射光斑之间的中心距越大，因此能够降低检测误差，从而检测精度越高。

在一种可实现的方式中，所述相机5前端设置有相机镜头7，所述相机镜头7设置于所述透光片3与所述反射镜4之间，所述相机镜头7与透光片3之间的夹角α满足下式(3)：

其中，WD表示相机镜头7的工作距离；

R表示相机镜头7的直径；

L表示相机镜头7左侧边缘水平高度处的光斑半径。

第二方面，本申请还提供一种使用前述装置检测发散光束光轴垂直度的方法，所述方法包括：采集发散光束在透光片下表面形成的透射光斑图像；采集发散光束在透光片下表面形成的反射光斑图像；根据所述透射光斑图像以及所述反射光斑图像生成两光斑的中心距；根据所述两光斑的中心距生成发散光束的光轴垂直度。