專利名稱：橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法
橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法駄領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種橫向剪切干涉儀的膠合、檢測(cè)方法。
技術(shù)背景橫向剪切干涉儀是 空間調(diào)制型干涉光譜做干涉成像光譜儀中的核心部件，橫 向剪切干涉儀的橫向剪切量，是由兩棱鏡的膠合面半透半反性以及不完全對(duì)稱性產(chǎn)生的。由于橫向剪切干涉儀的橫向剪切量值決定了干涉儀的最大光禾錢OPD皿，而最大光瞎又決定了光譜辨懶CJ,當(dāng)實(shí)際膠合、檢測(cè)的橫向剪切量小于設(shè)計(jì)值時(shí)，儀器將達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的光譜^P 率。當(dāng)實(shí)際膠合、檢測(cè)的橫向剪切量大于設(shè)計(jì)值時(shí)，由于它是一個(gè)周期函數(shù)，^it成復(fù) 原光譜相互混疊。所以，干剩處交合的核心技術(shù)是使實(shí)際膠合、檢測(cè)的橫向剪切量盡可 能微設(shè)計(jì)值。橫向剪切干涉儀的傳鄉(xiāng)交合方法主要f^ra工精度和裝配人員的經(jīng)驗(yàn)，橫向剪切量 的準(zhǔn)確度3^制困5(隹。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于樹共一種橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，以解決了背景技術(shù)中 橫向剪切干涉儀的橫向剪切動(dòng)隹以M控制的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，i^t^括以下實(shí)現(xiàn)步驟 (i )在待膠合橫向剪切干涉儀401的上、下兩棱鏡的膠合面上均勻J&^覆光學(xué)膠，然后豎1^嬗于精密調(diào) 臺(tái)柳上的高精度光學(xué)平板鄰2上；由激光器l輸出的激形圣翻寸板2itt，經(jīng)平行光管3擴(kuò)束后，形成均勻平 行光，照在待膠合橫向剪切干涉儀401上；(iii) 用數(shù)碼相機(jī)5接收待膠洽橫向剪切干涉儀401出射端形成的干涉條紋，并在 計(jì)fftL6的顯示屏上實(shí)時(shí)顯示；(iv) 理i^十算No^F涉條紋占數(shù)碼相機(jī)5的CCD像元數(shù)Mo:其中，X為激光器l輸出的激光波長(zhǎng)，/為數(shù)碼相機(jī)5的焦距，d為CCD像元尺寸，A為 設(shè)計(jì)要求的橫向剪切量；(v) 使^^合的、尚未固化的兩棱鏡作微量相X權(quán)動(dòng)，讀取No桿涉條紋占數(shù)碼 相機(jī)5的CCD像元數(shù)M;直到CCD像元數(shù)M為Mo時(shí)，停止移動(dòng)，使兩棱鏡定位；(vi) 固{七兩棱豐竟間的膠。，平行光管3以采用為帶十字絲的平行光管為宜，所^l平行光管3的十字絲豎線 和橫線分別呈大地垂飾JC平狀態(tài);臓高精度光學(xué)平板402的上表面呈大itt平狀態(tài); 戶;M數(shù)碼相機(jī)5的光軸經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)干涉儀定位、且與平行光管3經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)干涉儀折轉(zhuǎn)后的光軸 重合；戶腿數(shù)碼相機(jī)5的歹條元呈大地垂直狀態(tài)，戶腿數(shù)碼相機(jī)5的行像元呈大JfcK平 狀態(tài)。J^設(shè)計(jì)要求的橫向剪切量A、激光器l輸出的激光波似、數(shù)碼相機(jī)5的焦距/汊 CCD像元尺寸A以滿足下列^f牛為佳/' /l = (5~6).A.t/。戰(zhàn)No1^F涉條紋占數(shù)碼相機(jī)5的CCD像元數(shù)Mo中，干涉條紋數(shù)No及CCD像元數(shù)Mo，以滿足下列斜牛為佳M^120; Mo/N。為5^6。數(shù)碼相機(jī)5的焦距f的標(biāo)定，定度5f、激光器1的激光波似的標(biāo)定不確^g^以及CCD像元尺寸d的標(biāo)定不確定度Sd ^iMM控制在5%。以內(nèi)，剪切量的體小于1 % ，滿足條紋信噪比。戰(zhàn)激光器1以翻氣微光器為佳。采用波長(zhǎng)穩(wěn)定的氣臓光器，可減小由于波 長(zhǎng)變化引入的判讀體。J^光學(xué)膠以翻紫外光i^交為宜，戶腿固化兩棱鏡間的膠翻紫外光照謝實(shí)現(xiàn)固 化。采用紫外光 ，可確保在調(diào)^1程中，膠不變稠，而調(diào)好后又可以翻紫外燈照射ayi固化。上述精密調(diào)整平臺(tái)403以采用具有三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的精密調(diào)整平臺(tái)為 宜?？梢跃苷{(diào)整，方便 調(diào) 標(biāo)定。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明翻準(zhǔn)單色光分束干涉原理，提高了對(duì)橫向剪切量的控制準(zhǔn)確度。
(2) 采用準(zhǔn)單色光照明，數(shù)碼相機(jī)接收，計(jì)穀幾判讀，膠合時(shí)橫向剪切量的體可 控制在1%以內(nèi)。(3) 橫向剪切量可以先理i&i十算出，膠合、檢測(cè)附艮據(jù)理論值進(jìn)行控制。(4) 激光器采用波長(zhǎng)穩(wěn)定的氣術(shù)敫光器，可減小由于波長(zhǎng)變化弓l入的判讀體。(5) 數(shù)碼相機(jī)與計(jì)^t値接相連接，可直擬U讀圖像，方便干涉儀橫向剪切影周整。(6) 用高精度標(biāo)準(zhǔn)五角棱f魏行^^射周整、標(biāo)定，可進(jìn)一步確f繊合固化的準(zhǔn)確性。(7) 放置棱鏡的平臺(tái)可采用具有三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，調(diào)整精密，^^各調(diào)整 及標(biāo)定方便。(8) 將光學(xué)膠固化定改為結(jié)構(gòu)件鎖緊，則本發(fā)明可適用于分體式空間調(diào)制干涉儀的 裝配。


圖1為本發(fā)明膠合檢測(cè)裝置的示意圖。 圖2為本發(fā)明膠^g的示意圖。附面說明1—激光器，2—翻寸板，3—平行光管，401—待膠合橫向剪切干涉儀，402—光學(xué)平板， 403-精密調(diào)整平臺(tái)，5-數(shù)碼相機(jī)，6-計(jì)#|幾。 具體實(shí)船式本發(fā)明原理氣術(shù)敫光器具有的高準(zhǔn)直性與高單色性的特點(diǎn)。氣微光器輸出的激 形圣擴(kuò)束后aA橫向剪切干涉儀，可以得至樹比度較高的準(zhǔn)單色干涉條紋，為方便條紋 讀取，^T涉條鄉(xiāng)不低于5個(gè)CCD像元采集。設(shè)激光波長(zhǎng)為入，數(shù)碼相機(jī)焦距為/; CCD像元尺寸為A干涉條紋數(shù)為N。， No ^hT涉條紋占有的CCD像元數(shù)為Mo;貝岫剪切Si十算公式A:^^.7V義，可精確地計(jì)算出實(shí)際的橫向剪切SA。i.根據(jù)剪切量的測(cè)量不確定度，估算判讀應(yīng)取的干涉條，。 a)剪切量的測(cè)量稀定度的決定因素。由剪切4i十算公式可知，剪切量的測(cè)量稍定度由下歹咽素共同決定 數(shù)碼相機(jī)焦距/'的標(biāo)定不確定度5y;激光波B的標(biāo)定不確定度&; CCD像元尺寸"的標(biāo)定 定度&; N桿涉條紋占CCD像元數(shù)M的判讀不確定度^。(2)將數(shù)碼相機(jī)焦距/的標(biāo)定不確定度5ys激光波似的標(biāo)定不確定度&以及CCD 像元尺寸"的標(biāo)定不確定度^控制在5%0 0
(3) N 個(gè)干涉條紋占CCD像元數(shù)M的判讀不確定度<formula>formula see original document page 7</formula>判斷誤差控制在1個(gè)像 元，即<formula>formula see original document page 7</formula>1/M。(4) 剪切量的誤差控制在1%以內(nèi)，No個(gè)干涉條紋所占的像元數(shù)的范圍為M0120， 滿足干涉條紋的信噪比，Mo/No取5 6，貝l汗涉條紋數(shù)No的范圍為N(^20。2將干涉儀的剪切量控制于設(shè)計(jì)要求的橫向剪切量，其實(shí)現(xiàn)步驟如下(1) 由設(shè)計(jì)要求的橫向剪切量A計(jì)算出No^T涉條鵬占有的像元數(shù)Mo。(2) 頓示屏上顯示干涉條紋，讀出No個(gè)干涉條紋占數(shù)碼相機(jī)的CCD像元數(shù)M。(3) 使MI^合的、尚未固化的兩棱鏡作微量相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)頓示屏上讀取干涉條 皿干涉條紋占有的像元數(shù)，到No個(gè)干涉條紋占有的像元數(shù)的讀出數(shù)M等于理iW憎 值線時(shí)，停止移動(dòng)，使兩棱鏡定位。參見圖l，本發(fā)明的膠合檢測(cè)步驟如下 l.搭離合檢測(cè)驢激光器l選用氣鄉(xiāng)光器，氣繊光器1輸出的激光經(jīng)翻寸板2后，形j^t勻勻謝 光，照明標(biāo)定好的平行光管3的分劃板。平行光管3的撒t光照明待膠合橫向剪切干涉 儀401 ，待膠合橫向剪切干涉儀401豎15爐于精密調(diào)斷臺(tái)403上的高精度光學(xué)平板 402上。用數(shù)碼相機(jī)5檢測(cè)待膠合橫向剪切干涉儀401的干涉條紋。平行光管3與數(shù)碼 相機(jī)5共光軸，光軸與待膠合橫向剪切干涉儀401入射端面垂直。2標(biāo)定調(diào)M合檢測(cè)體(1) 用水平儀調(diào)W^亍光管方M水平，用0.2〃經(jīng)諱儀調(diào)整至#字絲的平行光管3 的十字絲豎線和橫線分別呈力也垂直水平狀態(tài)。(2) 把六自由度的精密調(diào)斷臺(tái)403置于P鬲振平臺(tái)上，再將高精度光學(xué)平板402 置于精密調(diào)，臺(tái)403上。(3) 在平行光管3裝自準(zhǔn)直目鏡，調(diào)整光學(xué)平板402上方燈一±央高精度標(biāo)準(zhǔn)干涉儀 垂直面與大地垂直，即光學(xué)平板402上表面呈大土toK平狀態(tài)。(4) 使數(shù)碼相機(jī)5光軸垂直于標(biāo)準(zhǔn)干涉儀的出射端面，并使平行光管3的光軸與數(shù) 碼相機(jī)5的光軸高度相同。(5) 數(shù)碼相機(jī)5對(duì)平行光管3的十字絲成像，調(diào)M碼相機(jī)5的方向，使得十字絲 的像垂1>乂平壓在數(shù)碼相機(jī)5的列及行像元上。(6) 固定平行光管3與待膠合橫向剪切干涉儀401及數(shù)碼相機(jī)之間的關(guān)系。 在本發(fā)明的膠合檢測(cè)中氣體激光器具有很高的準(zhǔn)直性與單色性，要求波長(zhǎng)穩(wěn)定， 輸出激光的半高寬(FWHM)小，因此要!1^精確標(biāo)定氣{ 光器的實(shí)際波長(zhǎng)。具體可 采用543.5腦或632,8nm的氣微光器。照明平行光管3的分劃板的翻寸光照明要均勻。 根據(jù)平行光管3的分劃llJl的照度要求，OTtWK 2。精密調(diào)，臺(tái)403是具有三個(gè) 平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的六自由度精密調(diào)斷臺(tái)，用于調(diào)整待膠合橫向剪切干涉儀401 與平行光管3以及數(shù)碼相機(jī)5之間的光軸。光學(xué)平板402是表面的平面jt^粗fM要求 均較高的高精度的光學(xué)平板。平行光管3的口^^大于M^合的干涉^A射端面；要預(yù) 先標(biāo)定，使平行光管3輸出,理想的單色平面波。預(yù)先精確標(biāo)定決定數(shù)碼相機(jī)5瞬時(shí) 視場(chǎng)角的數(shù)碼相機(jī)焦距/'及CCD像元尺寸^在滿足干涉條紋信噪比的前提下，數(shù)碼相 機(jī)5的瞬時(shí)視場(chǎng)角應(yīng)取小值，以增加對(duì)應(yīng)一個(gè)激光波似的CCD像元數(shù)M;同時(shí)使干涉 條紋的成像滿足等暈綠參見圖2，本發(fā)明的l^合步驟如下(1) |^合、檢測(cè)環(huán)境斜牛防震以及優(yōu)于10萬級(jí)的超凈環(huán)境。以防止M落入膠合面，防ihl^合、檢測(cè)中的外H^動(dòng)干擾。(2) 檢查!賺合件檢測(cè)待膠合上棱f敬下棱鏡的主截面內(nèi)的角度，第一光學(xué)平行差及第二光學(xué)平行差，棱鏡的^M棱面對(duì)底面的垂:i^，膠合面的潔凈度。(3) 干涉儀的涂膠將紫外固化膠均勻涂布于待膠合上、下棱鏡的膠合面上，對(duì)上、下棱鏡施壓，擠出多余的紫外固化膠，排除膠合面氣泡。(4) 干涉儀橫向剪切量檢測(cè)與調(diào)整由設(shè)計(jì)要求的橫向剪切勤計(jì)算出No 4^F涉 條紋應(yīng)占的像元數(shù)Mo，其中M(^120， N^20。將橫向剪切干涉儀401置換為MI^奸 涉儀，移去平行光管3的自準(zhǔn)直目鏡，^^氣儂敫光器1輸出的激光經(jīng)翻寸板2的翻寸 光照明。在計(jì)穀幾6的顯示屏上讀取干涉條艦干涉條紋占有的像元數(shù)，使l^^合的、 尚未固化的兩棱鏡作微量相鄉(xiāng)動(dòng)，直到No個(gè)干涉條紋占有的像元數(shù)的讀出數(shù)M等于 理i^i十算值Mo時(shí)，停止移動(dòng)，使兩棱鏡定位。(5) 干涉儀的固化用紫外燈照射^K合的兩棱鏡，使其鵬固化，得到膠合好的 干涉儀。(6) 復(fù)檢間隔4小時(shí)禾口 24小時(shí)后，復(fù)檢2 3次，可進(jìn)一步提高橫向剪切量的計(jì) 算值，但需排除操作不當(dāng)?shù)臏y(cè)量 。
權(quán)利要求
1. 一種橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，該方7i^ 舌以下實(shí)現(xiàn)步驟(i )在待膠合橫向剪切干涉儀(401)的上、下兩棱鏡的膠合面上均勻地涂覆光學(xué)膠， 然后豎1^爐于精密調(diào)辨臺(tái)(403)上的高精度光學(xué)平板(402)上；(ii) 由激光教1)輸出的激形圣翻辨反(2)散射，經(jīng)平行光管(3)擴(kuò)束后，形，勻平 行光，照在待膠合橫向剪切干涉儀(401)上；(iii) 用數(shù)碼相機(jī)(5)接收待膠合橫向剪切干涉儀(401)出射端形成的干涉條紋，并在 計(jì)^M(6)的顯示屏上實(shí)時(shí)顯示；理iti十算N。^F涉條紋占數(shù)碼相機(jī)(5)的CCD像元數(shù)Mo:其中，入為激光戮l)輸出的激光波長(zhǎng)，/為數(shù)碼相機(jī)(5)的焦距，"為CCD像元尺寸，△ 為設(shè)計(jì)要求的橫向剪切量；(v) 使^f交合的、尚未固化的兩棱鏡作微量相對(duì)移動(dòng)，讀取No桿涉條紋占數(shù)碼 相機(jī)(5)的CCD像元數(shù)M;直到CCD像元數(shù)M為Mo時(shí)，停止移動(dòng)，使兩棱鏡定位；(vi) 固化兩棱鏡間的膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，其特征在于所述的平 行光管(3)為針字絲的平行光管，戶;M平行光管(3)的十字絲豎線和橫線分別呈力也垂直 勿K平狀態(tài)；戶腿高精度光學(xué)平板(402)的上表面呈力toK平狀態(tài)；戶脫數(shù)碼相機(jī)(5)的光 軸經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)干涉儀定位、且與平行光管(3)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)干涉儀折轉(zhuǎn)后的光軸重合；臓數(shù)碼相機(jī) (5)的列像元呈對(duì)也垂直狀態(tài)，戶腿數(shù)碼相機(jī)(5)的行像元呈大ifeK平狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2戶腿的橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，期寺征在于戶腿 的設(shè)計(jì)要求的橫向剪切fiA、激光對(duì)l懶出的激光波"fe u數(shù)碼相機(jī)(5)的焦距/汊CCD 像元尺寸d滿足下列餅<formula>formula see original document page 2</formula>
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，辦征在于，所述No個(gè) 干涉條紋占數(shù)碼相豐/L(5)的CCD像元數(shù)Mo中，干涉條紋數(shù)No及CCD像元數(shù)Mo滿足下 列餅峰120， M(/No為54。
5.根據(jù)權(quán)利要求4臓的橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，辦征在于-臓的激光戮1)為氣< 光器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5戶脫的橫向剪切干涉儀的l^合檢測(cè)方法，^^寺征在于戶腿的光 學(xué)膠為紫外光 ，戶腿固化兩棱鏡間的膠是用紫外光照J(rèn)寸實(shí)現(xiàn)固化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法， 征在于所述的精 密調(diào)整平臺(tái)(403)是具有三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的精密調(diào)，臺(tái)。
全文摘要
一種橫向剪切干涉儀的膠合檢測(cè)方法，在待膠合橫向剪切干涉儀上均勻地涂覆光敏膠，豎直放于精密調(diào)整平臺(tái)的高精度光學(xué)平板上。由激光器輸出的激光經(jīng)散射板及平行光管形成均勻平行光，照在待膠合橫向剪切干涉儀上。用數(shù)碼相機(jī)接收待膠合橫向剪切干涉儀出射端形成的干涉條紋，在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。計(jì)算N₀個(gè)干涉條紋占數(shù)碼相機(jī)的CCD像元數(shù)M₀，微移兩棱鏡，讀取N₀個(gè)干涉條紋占數(shù)碼相機(jī)的CCD像元數(shù)M，到CCD像元數(shù)M為M₀時(shí)止，使兩棱鏡定位。固化被膠合的兩棱鏡。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中橫向剪切干涉儀的橫向剪切量難以準(zhǔn)確控制的技術(shù)問題。本發(fā)明橫向剪切量誤差可控制在1％以內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B7/18GK101122456SQ20071001857
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者喬衛(wèi)東, 常凌穎, 健 張, 楊建峰, 彬 薛, 賀應(yīng)紅, 趙葆常, 陳立武 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所