單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光自動(dòng)準(zhǔn)直，特別是一種單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高功率激光及一般的激光研宄中，激光光束傳播方向性好，相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)往 往只針對(duì)某一特定光束傳播方向設(shè)計(jì)。因此，在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往設(shè)計(jì)光束方向控制系 統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光束傳播方向的控制，特別是在高功率激光系統(tǒng)中，由于光束傳播方向控制精度 要求高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常采用高精度計(jì)算機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)直的方法實(shí)現(xiàn)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng) 準(zhǔn)直。隨著高功率激光技術(shù)的發(fā)展，激光系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越龐大，迫切需要提高現(xiàn)有光束自動(dòng) 準(zhǔn)直的速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置，該裝置為大規(guī)模激光系統(tǒng)的自 動(dòng)準(zhǔn)直基準(zhǔn)提供一種理想選擇。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0005] 一種單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置，其特點(diǎn)在于：該裝置包括沿待準(zhǔn)直光束輸入方向依 次的主透鏡、平行平板和CCD，所述的平行平板位于所述的主透鏡的焦點(diǎn)之前，所述的平行 平板的法線方向和所述的CCD的像面法線方向均與所述的主透鏡的光軸嚴(yán)格平行，所述的 CCD的像面位于主光束經(jīng)所述的平行平板二次反射的匯聚點(diǎn)上，所述的CCD的輸出端與計(jì) 算機(jī)的輸入端相連。
[0006] 所述的C⑶的中心位于主透鏡的光軸上。
[0007] 所述的平行平板具有沿光軸方向的移動(dòng)導(dǎo)軌。
[0008] 本發(fā)明單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置的主透鏡的主軸確定一條直線，該直線即為裝置的 基準(zhǔn)。當(dāng)光束近場(chǎng)圖像和遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的中心與CCD的中心重合時(shí)，表明待準(zhǔn)直光束傳播方向 已經(jīng)調(diào)節(jié)到與裝置的基準(zhǔn)重合，即實(shí)現(xiàn)裝置的準(zhǔn)直基準(zhǔn)功能。
[0009] 光束近場(chǎng)中心的識(shí)別只需要通過(guò)標(biāo)記點(diǎn)或光束輪廓就可以獲?。还馐h(yuǎn)場(chǎng)中心位 于近場(chǎng)圖像內(nèi)，由于是光束遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域疊加了光束近場(chǎng)，故光束遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的亮度比光束近場(chǎng) 輪廓區(qū)域要高，可以比較方便地識(shí)別遠(yuǎn)場(chǎng)方向。從準(zhǔn)直圖像中識(shí)別出光束的近場(chǎng)中心及遠(yuǎn) 場(chǎng)中心的位置，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)解析出待準(zhǔn)直光束的傳輸矩陣?？蓪⑵浞答伣o自 動(dòng)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋控制信號(hào)進(jìn)行光束傳輸方向控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)直。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置的示意圖
[0011] 圖中：
[0012] 1-主透鏡；2-平行平板；3-CQ) ;4_計(jì)算機(jī)。
[0013] 圖2是同時(shí)含有近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的準(zhǔn)直圖像不意圖
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0015] 圖1是本發(fā)明單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基 準(zhǔn)裝置由主透鏡1、平行平板2、CCD3和計(jì)算機(jī)4構(gòu)成。圖2是待準(zhǔn)直光束偏離目標(biāo)光軸時(shí) 的準(zhǔn)直圖像示意圖，近場(chǎng)圖樣坐標(biāo)為（xn，yn)，遠(yuǎn)場(chǎng)圖樣坐標(biāo)中心為（xf，yf)。以此為例進(jìn)行 分析。
[0016] 主透鏡1焦距為f，主透鏡1到達(dá)平行平板2前表面的距離為，平行平板的厚度 為d。當(dāng)待準(zhǔn)直光束與目標(biāo)方向完全重合時(shí)，待準(zhǔn)直主光束二次反射匯聚于點(diǎn)02，我們稱(chēng)之 為遠(yuǎn)場(chǎng)點(diǎn)，〇 2離平行平板的距離為a2;主光束透過(guò)平行平板后，在匯聚之前到達(dá)(XD像面， (XD感應(yīng)到一個(gè)匯聚之前的光斑，我們稱(chēng)之為近場(chǎng)光斑。
[0017] 根據(jù)光傳輸矩陣，近場(chǎng)光束從主透鏡前表面到達(dá)CCD的傳輸矩陣為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置，其特征在于：該裝置包括沿待準(zhǔn)直光束輸入方向依次 的主透鏡（1)、平行平板（2)和CCD (3)，所述的平行平板（2)位于所述的主透鏡（1)的焦點(diǎn) 之前，所述的平行平板（2)的法線方向和所述的CCD (3)的像面法線方向均與所述的主透鏡 (1)的光軸嚴(yán)格平行，所述的CCD(3)的像面位于主光束經(jīng)所述的平行平板（2)二次反射的 匯聚點(diǎn)上，所述的CCD(3)的輸出端與計(jì)算機(jī)（4)的輸入端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的CCD (3)的中屯、位 于主透鏡的光軸上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的平行平板具有沿 光軸方向移動(dòng)導(dǎo)軌。
【專(zhuān)利摘要】一種單透鏡近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置。本發(fā)明采用單透鏡同時(shí)將光束近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)成像在CCD上，CCD作為近、遠(yuǎn)場(chǎng)的共同基準(zhǔn)，從一幅圖像中既獲得自動(dòng)準(zhǔn)直必須的光束的近場(chǎng)，又獲得光束的遠(yuǎn)場(chǎng)，通過(guò)一幅圖像就可以處理出光束與基準(zhǔn)的偏差。與傳統(tǒng)分離設(shè)計(jì)的近遠(yuǎn)場(chǎng)準(zhǔn)直基準(zhǔn)相比，光路更加緊湊，通過(guò)簡(jiǎn)化準(zhǔn)直光路及減少圖像處理數(shù)據(jù)量，進(jìn)而提高自動(dòng)準(zhǔn)直速度。該近遠(yuǎn)場(chǎng)基準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可有效提高自動(dòng)準(zhǔn)直圖像數(shù)據(jù)獲取和處理速度。
【IPC分類(lèi)】G02B27-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104536149
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410833519
【發(fā)明人】唐順興, 朱健強(qiáng), 朱寶強(qiáng), 郭亞晶, 惠宏超
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日