[发明专利]基于差动离焦测量的双光束平行性检测装置与方法

摘要

基于差动离焦测量的双光束平行性检测装置与方法属于光学检测技术；待测双光束通过准直物镜后入射分光棱镜，在分光棱镜的分光面均被分为一束反射光和一束透射光，待测双光束的透射光束与反射光束分别完整入射到透射、反射方向高精度图像采集装置的透射、反射图像采集面，高精度图像采集装置的图像采集面相对于准直物镜的焦平面差动离焦布置，可同时获得待测双光束的两透射光束与两反射光束共四个光斑及其质心位置，通过离焦距离与光斑质心距离可计算得出两待测光束间的夹角大小，该夹角表征待测双光束的平行性，本发明不仅在待测双光束平行性较好时可以检测光束平行性，而且不受入射光离轴误差的影响。

主权项

一种基于差动离焦测量的双光束平行性检测方法，在准直物镜(2)的光轴入射方向上设有待测双光束(1)，在准直物镜(2)的光轴出射方向上依次配置分光棱镜(3)和透射方向高精度图像采集装置(4a)，所述透射方向高精度图像采集装置(4a)与装有图像采集软件的计算机(5)连接，待测双光束(1)通过准直物镜(2)后入射到分光棱镜(3)上，在分光棱镜(3)的分光面上均被分为一束透射光束和一束反射光束，所述待测双光束(1)的透射光束完整入射到透射方向高精度图像采集装置(4a)的透射光束图像采集面(7a)上；在所述待测双光束(1)经过分光棱镜(3)的反射光束光路上配置反射方向高精度图像采集装置(4b)，所述待测双光束(1)的反射光束完整入射到反射方向高精度图像采集装置(4b)的反射光束图像采集面(7b)上；所述反射方向高精度图像采集装置(4b)与装有图像采集软件的计算机(5)连接；所述准直物镜(2)在分光棱镜(3)的透射方向和反射方向分别具有透射焦平面(6a)和反射焦平面(6b)，所述透射焦平面(6a)与透射光束图像采集面(7a)不重合，所述反射焦平面(6b)与反射光束图像采集面(7b)不重合，且在透射方向高精度图像采集装置(4a)的透射光束图像采集面(7a)位于准直物镜(2)的透射焦平面(6a)前部时，反射方向高精度图像采集装置(4b)的反射光束图像采集面(7b)位于准直物镜(2)的反射焦平面(6b)后部；或者在透射方向高精度图像采集装置(4a)的透射光束图像采集面(7a)位于准直物镜(2)的透射焦平面(6a)后部时，反射方向高精度图像采集装置(4b)的反射光束图像采集面(7b)位于准直物镜(2)的反射焦平面(6b)前部，其特征在于：该方法包括以下步骤：一、在待测双光束入射准直物镜之后，调节透射方向高精度图像采集装置、反射方向高精度图像采集装置的位置，保证透射方向高精度图像采集装置、反射方向高精度图像采集装置的透射光束图像采集面、反射光束图像采集面分别在准直物镜的透射焦平面前部与反射焦平面后部，或透射光束图像采集面、反射光束图像采集面分别在准直物镜的透射焦平面后部与反射焦平面前部，并且调整透射光束图像采集面与透射焦平面距离，以及同时调整反射光束图像采集面与反射焦平面距离，使得透射方向高精度图像采集装置、反射方向高精度图像采集装置采集的图像中均可以看到两个完全分开的完整光斑；二、使用计算机中的图像采集软件得到透射高精度图像采集装置中的两透射光束的光斑图像，通过图像处理得到对应的两光斑质心位置(x11,y11)和(x12,y12)，两个光斑的质心距离d1为((x11‑x12)2+(y11‑y12)2)0.5，同理得到反射高精度图像采集装置中的两反射光束的光斑质心距离d2，待测两光束方向之间的夹角为其中f为准直物镜的焦距，β用于描述待测双光束的平行性，式中a1为透射方向高精度图像采集装置(4a)的透射光束图像采集面(7a)与准直物镜(2)的透射焦平面(6a)的距离，a2为反射方向高精度图像采集装置(4b)的反射光束图像采集面(7b)与准直物镜(2)的反射焦平面(6b)的距离。