[发明专利]自准直仪

说明书

本发明涉及一种自准直仪，包括光源、分束镜、准直透镜以及CCD，还包括双劈尖机构，光源发出的光束依次穿过分束镜、准直透镜和双劈尖机构，双劈尖机构包括沿光束间隔设置的两单体楔形劈尖，穿过双劈尖机构后的光束形成为测试入射光路；两单体楔形劈尖可独立转动以使测试入射光路以法线入射的形式入射到待测面，待测面的反射光路沿测试入射光路返回，穿过劈尖和透镜，经分束镜反射后在CCD上形成光斑；待测面偏移量通过两单体楔形劈尖的转动量获取。测量时，光束工作于法线入射模式，双劈尖机构不引入像差，光束均沿光轴工作，各光学元件引入误差相同，测量精度不受距离限制；克服了传统仪器因测量距离、角度增大引入各光学元件角度测量误差的问题。

技术领域

本发明属于物理测量中以采用光学方法为特征的计量设备技术领域，具体涉及一种自准直仪。

背景技术

自准直仪是一种利用光学自准直原理测量微小角度偏移量的仪器，广泛用于光学元件的角度检测、平台平面度检测、机械轴系的晃动及精密导轨的直线度检测等精密测量中。为了保证其检测结果的准确性，现有技术中如CN105783789A、CN203231737U、CN107421470A都提出了改进方案，也取得了对应效果，被测面的偏移量(偏转角度)，均还是通过检测形成于面阵探测器(CCD)上的测量光斑的偏移量来获取的，通过基础的定理公式换算即可获取得到。

在同为光学角度测量仪器的长程面形测量仪上，也应用了类似的通过面阵探测器(CCD)上的测量光斑的偏移量来获取被测面信息的结构和原理；如CN105737758A、CN105737759A、CN105758333A、CN105674913A所涉及，并且前述现有技术还针对所用到的光学元件与理想光学元件之间的微小差异、光路带来的横移量问题进行了改进，通过结构变化减少所使用到的光学元件以及减小光学元件之间的距离(缩短光路)，一定程度上降低了因横移量、加工缺陷、像差等因素引入的角度测量误差。

横移量、加工缺陷、像差等因素引入角度测量误差的问题，显然在自准直仪上也是同样存在的，另外，前述的光学仪器中，通过面阵探测器(CCD)上的测量光斑的偏移量来获取被测面信息的形式，都未能避免面阵探测器本身还会引入系统误差的问题，比如CCD的加工不均匀性、光电响应效率的不一致性、电子线路不一致性等都会带入系统误差；理论上来说，透镜与面阵探测器之间的距离越大分辨能力越高，但以目前的结果获取形式，该距离越大，虽然测量光斑的偏移量越大，但同时引入CCD上更多不同点处的误差也越多，存在一定矛盾。总的来说，还有待进一步优化改进。

劈尖干涉所使用到的楔形劈尖在目前的光学产品或试验中常有引用，通过转动可变化光路路径，如CN108317959A、CN109579708A、CN208042993U都有所涉及，申请人考虑将其巧妙应用于自准直仪中来，解决上述问题，进一步提高自准直仪的测量精度，也避免目前常出现的待测面反射光路超出测量范围(自准直像溢出或偏离视场)的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种自准直仪，避免自准直仪的检测光路上的各光学元件以及CCD接收器因光束的作用位置不同而引入角度测量误差的问题，取得减少系统误差引入，提高测量精度的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：