隨著光刻機、高精度顯微鏡以及衛(wèi)星相機等高精密光學儀器的廣泛應用,對于光學系統(tǒng)的成像質量的要求也愈加嚴苛。光學系統(tǒng)軸向參數(shù)作為影響成像質量好壞的最重要的因素,在實際加工及裝配過程需要對其進行精確測量并嚴格控制。然而國內(nèi)對于光學系統(tǒng)軸向參數(shù)的檢測技術的研究相對較少,且精度不高,故本文基于光學干涉技術,提出了一種非接觸高精度大量程光學系統(tǒng)軸向參數(shù)測量方法。本文通過采用低相干技術對待測光學系統(tǒng)內(nèi)透鏡的各表面頂點進行精確定位,利用高相干產(chǎn)生的干涉信號作為測量標尺,通過共用同一大量程光學延遲線,從而實現(xiàn)大尺寸光學系統(tǒng)軸向參數(shù)精確測量。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延遲線模塊設計;建立了旋轉式光學延遲線光程延遲的數(shù)學模型,并對內(nèi)部光學元件進行了參數(shù)計算及機械結構設計。設計并計算等差光纖組等參數(shù),以此增大測量系統(tǒng)的掃描量程。然后完成了定心模塊設計;根據(jù)定心方案對定心物鏡的結構形式及參數(shù)進行分析計算,利用ZEMAX軟件對定心物鏡進行光學設計,通過透鏡固定形式及材料的選擇完成了定心鏡頭的結構設計。最后搭建實驗平臺,依次對大量程光學延遲線模塊、高、低相干測量系統(tǒng)進行裝配與調(diào)試。通過實驗測... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

2圖1.2200x/1.2顯微物鏡在軍用及航空航天領域中，如圖1.3所示為某航天相機及其拍攝圖片，在惡劣的工作環(huán)境的影響下，機械振動、溫度、濕度及壓強等環(huán)境因素的變化引起鏡頭內(nèi)部鏡片松動，鏡面間距產(chǎn)生變化，導致鏡頭的成像質量大大降低，拍攝圖片不清晰，無法真實還原太空“真相”[8]。因此需對工作中的鏡頭進行定期復檢。定期對鏡頭的透鏡厚度及鏡面間距進行檢測并實時調(diào)節(jié)，以防止軸向參數(shù)的改變影響其成像質量。圖1.3航天相機及拍攝圖片綜上所述，精確測量透鏡中心厚度及鏡面間距是保證光學系統(tǒng)成像性能的前提條件[9]。只有對光學系統(tǒng)軸向參數(shù)進行高精度測量，才能保證鏡頭的加工及裝調(diào)的精度，而鏡頭的裝調(diào)工作離不開一次次的檢測及調(diào)整，因此檢測精度是影響裝調(diào)精度最重要的因素。然而國內(nèi)的檢測技術發(fā)展較為緩慢，測量精度及測量范圍仍是個待挑戰(zhàn)的難題。故而研制一種高精度、大量程的光學系統(tǒng)軸向參數(shù)測量裝置，具有十分重要的學術研究價值和市場應用前景[10]。

31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀接觸式測量法與非接觸測量法為國內(nèi)外光學系統(tǒng)的軸向參數(shù)測量的主要方法[11]。接觸式測量法主要采用測量工具和鏡面直接接觸的方式進行測量。該方法省時省力，簡單直觀，但是卻存在諸多缺點：（1）接觸式測量多為人工手動檢測，存在較大人為誤差[12]。（2）在使用測量工具進行測量時，鏡片表面或是鏡片膜層很容易被測量工具所損壞。（3）在對平凹、雙凹、凹凸等類型的透鏡進行測量時，測量工具很難直接測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量工具。a)b)圖1.4常用的接觸式測量工具a)游標卡尺b)螺旋測微儀國內(nèi)外對于非接觸式光學系統(tǒng)軸向參數(shù)測量方法主要集中于圖像法、白光共焦法及光學干涉法等[13-15]。1）圖像測量法隨著科技的迅猛發(fā)展，圖像處理技術已廣泛滲透于各行各業(yè)中，同時圖像測量法在透明介質的外觀及尺寸測量方面也得到了廣泛的應用[16-17]，其測量原理如圖1.5所示。測量裝置包括兩個臂，照明臂由激光器，聚焦透鏡L1，針孔P，準直透鏡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像機組成。待測光學系統(tǒng)被固定在直線導軌上，激光器發(fā)出的光束通過分光鏡S到達待測光學系統(tǒng)表面，前后移動光學系統(tǒng)，入射光在透鏡表面會產(chǎn)生反射，反射光通過分光鏡S和透鏡L4后聚焦在CCD上，形成測量光斑，最后通過CCD圖像確定待測光學系統(tǒng)不同表面的反射位置后，并由幾何光線追跡計算得出待測光學系統(tǒng)的透鏡厚度及鏡面間距[18]。


本文編號：3293875