隨著光刻機(jī)、高精度顯微鏡以及衛(wèi)星相機(jī)等高精密光學(xué)儀器的廣泛應(yīng)用,對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量的要求也愈加嚴(yán)苛。光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)作為影響成像質(zhì)量好壞的最重要的因素,在實(shí)際加工及裝配過(guò)程需要對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量并嚴(yán)格控制。然而國(guó)內(nèi)對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)的檢測(cè)技術(shù)的研究相對(duì)較少,且精度不高,故本文基于光學(xué)干涉技術(shù),提出了一種非接觸高精度大量程光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)測(cè)量方法。本文通過(guò)采用低相干技術(shù)對(duì)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)透鏡的各表面頂點(diǎn)進(jìn)行精確定位,利用高相干產(chǎn)生的干涉信號(hào)作為測(cè)量標(biāo)尺,通過(guò)共用同一大量程光學(xué)延遲線,從而實(shí)現(xiàn)大尺寸光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)精確測(cè)量。主要研究工作包括:首先根據(jù)總體方案完成了大量程光學(xué)延遲線模塊設(shè)計(jì);建立了旋轉(zhuǎn)式光學(xué)延遲線光程延遲的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)內(nèi)部光學(xué)元件進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)并計(jì)算等差光纖組等參數(shù),以此增大測(cè)量系統(tǒng)的掃描量程。然后完成了定心模塊設(shè)計(jì);根據(jù)定心方案對(duì)定心物鏡的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,利用ZEMAX軟件對(duì)定心物鏡進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì),通過(guò)透鏡固定形式及材料的選擇完成了定心鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),依次對(duì)大量程光學(xué)延遲線模塊、高、低相干測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行裝配與調(diào)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

00x/1.2顯微物鏡在軍用及航空航天領(lǐng)域中，如圖1.3所示為某航天相機(jī)及其拍攝圖片，在惡劣的

2圖1.2200x/1.2顯微物鏡在軍用及航空航天領(lǐng)域中，如圖1.3所示為某航天相機(jī)及其拍攝圖片，在惡劣的工作環(huán)境的影響下，機(jī)械振動(dòng)、溫度、濕度及壓強(qiáng)等環(huán)境因素的變化引起鏡頭內(nèi)部鏡片松動(dòng)，鏡面間距產(chǎn)生變化，導(dǎo)致鏡頭的成像質(zhì)量大大降低，拍攝圖片不清晰，無(wú)法真實(shí)還原太空“真相”[8]。因此需對(duì)工作中的鏡頭進(jìn)行定期復(fù)檢。定期對(duì)鏡頭的透鏡厚度及鏡面間距進(jìn)行檢測(cè)并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以防止軸向參數(shù)的改變影響其成像質(zhì)量。圖1.3航天相機(jī)及拍攝圖片綜上所述，精確測(cè)量透鏡中心厚度及鏡面間距是保證光學(xué)系統(tǒng)成像性能的前提條件[9]。只有對(duì)光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)進(jìn)行高精度測(cè)量，才能保證鏡頭的加工及裝調(diào)的精度，而鏡頭的裝調(diào)工作離不開(kāi)一次次的檢測(cè)及調(diào)整，因此檢測(cè)精度是影響裝調(diào)精度最重要的因素。然而國(guó)內(nèi)的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展較為緩慢，測(cè)量精度及測(cè)量范圍仍是個(gè)待挑戰(zhàn)的難題。故而研制一種高精度、大量程的光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)測(cè)量裝置，具有十分重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用前景[10]。

31.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀接觸式測(cè)量法與非接觸測(cè)量法為國(guó)內(nèi)外光學(xué)系統(tǒng)的軸向參數(shù)測(cè)量的主要方法[11]。接觸式測(cè)量法主要采用測(cè)量工具和鏡面直接接觸的方式進(jìn)行測(cè)量。該方法省時(shí)省力，簡(jiǎn)單直觀，但是卻存在諸多缺點(diǎn)：（1）接觸式測(cè)量多為人工手動(dòng)檢測(cè)，存在較大人為誤差[12]。（2）在使用測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量時(shí)，鏡片表面或是鏡片膜層很容易被測(cè)量工具所損壞。（3）在對(duì)平凹、雙凹、凹凸等類型的透鏡進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量工具很難直接測(cè)量出透鏡間的中心距離及厚度。如圖1.4所示為常用的接觸式測(cè)量工具。a)b)圖1.4常用的接觸式測(cè)量工具a)游標(biāo)卡尺b)螺旋測(cè)微儀國(guó)內(nèi)外對(duì)于非接觸式光學(xué)系統(tǒng)軸向參數(shù)測(cè)量方法主要集中于圖像法、白光共焦法及光學(xué)干涉法等[13-15]。1）圖像測(cè)量法隨著科技的迅猛發(fā)展，圖像處理技術(shù)已廣泛滲透于各行各業(yè)中，同時(shí)圖像測(cè)量法在透明介質(zhì)的外觀及尺寸測(cè)量方面也得到了廣泛的應(yīng)用[16-17]，其測(cè)量原理如圖1.5所示。測(cè)量裝置包括兩個(gè)臂，照明臂由激光器，聚焦透鏡L1，針孔P，準(zhǔn)直透鏡L2，分束鏡S和聚焦透鏡L3組成。成像臂由成像鏡頭L4、反射鏡M及CCD像機(jī)組成。待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)被固定在直線導(dǎo)軌上，激光器發(fā)出的光束通過(guò)分光鏡S到達(dá)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)表面，前后移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，入射光在透鏡表面會(huì)產(chǎn)生反射，反射光通過(guò)分光鏡S和透鏡L4后聚焦在CCD上，形成測(cè)量光斑，最后通過(guò)CCD圖像確定待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)不同表面的反射位置后，并由幾何光線追跡計(jì)算得出待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡厚度及鏡面間距[18]。


本文編號(hào)：3293875