[发明专利]一种标定基准镜法线方向的辅助光校装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种标定基准镜法线方向的辅助光校装置及方法，特别适用于基准镜法线的标定、光学仪器的光轴监测等领域。

背景技术

对光学仪器来说，光轴配准度是仪器的关键技术指标之一，光轴的变化将直接影响到系统的探测水平，而随着各种光学仪器应用范围的扩大和应用需求的提高，对光学仪器的稳定性、光轴配准精度的要求也越来越高，也对光学仪器的地面定标及性能测试提出了更高的要求。为了监测光学仪器的稳定性，一般需要建立一个基准方位或坐标系，判断光学仪器的光轴与基准镜方位之间的变化来确定光轴是否发生变化，而光学基准镜正好符合这一要求；光学基准镜一般是指利用光学反射面法线来代表某一特定方位的高精度光学装置，而且光学基准镜还可以3个相互垂直面来建立三维的方向坐标系。光学基准镜可以广泛应用于高精度的光学仪器设备的生产、试验及标定，光学基准镜主要由立方棱镜(表面镀金属反射膜)及安装基座组成，立方棱镜反射面提供高精度的光学反射法线，安装基座为立方棱镜提供安装基准，并保证立方棱镜可以稳定的安装于被检光学设备上。

立方棱镜法线的标定、法线与光学仪器之间的光轴关系均需要精确标定，而本发明提供了一种标定基准镜法线方向的辅助光校装置及方法，基于角锥棱镜的自准直功能，即任意进入角锥棱镜通光孔径内的入射光线高效的按方向返回，再利用分光镜(Beam Splitter)的分光功能将两束激光调节至互成180°,利用两束光互成180°的特点,其中一束光经过分光镜后直接出射，另一束光分光镜、基准镜反射后再次经过分光镜出射，通过调节基准镜的方向使得两束出射光光轴重合，则该出射光的方向即为基准镜法线方向。该发明适应了辅助基准镜法线方向标定及光学仪器的光轴监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种标定基准镜法线方向的辅助光校装置及方法，该发明装置的使用，可以满足基准镜法线方向的标定，将基准镜的法线方向转移至激光的发射方向，从而与光学仪器之间的光轴进行配准并测试，以基准镜法线方向为基准来监测光学仪器变化情况。该发明的特点主要体现在：1)结构简单，可随时测试辅助装置的状态，测试方法简单；2)可具备辅助主、被动光学仪器的光轴装校、监测。

本发明装置装校光路如附图1所示，该装置的装校过程如下：

第一单模光纤1、第二单模光纤2分别引入激光光源，第一单模光纤1引入光经第一准直镜3准直出射，再经过分光镜5反射后进入平行光管7并在焦面光束分析仪8上成像，记录成像点位置；第二单模光纤2引入光经第二准直镜4准直出射，再经过分光镜5反射、角锥棱镜6沿原光路返回后进入平行光管7并在焦面光束分析仪8上成像，调节第二准直镜4使得两束光的成像点重合，完成该装置的装校。撤掉角锥棱镜6，最终第一单模光纤1、第二单模光纤2引入光的出射方向成180度，并用来对辅助基准镜法线方向标定或对光学仪器的光轴监测。该发明装置最终由第一单模光纤1、第二单模光纤2、第一准直镜3和第二准直镜4、分光镜5共同组成。

本发明装置可以辅助基准镜法线方向的标定，将基准镜的法线方向转移至激光的发射方向，辅助基准镜法线方向与光学仪器光轴之间配准调节，该方法由以下步骤组成：

1、辅助光校装置自检

如附图1所示，第一单模光纤1、第二单模光纤2分别引入指定的激光光源，其中第一单模光纤1引入光经第一准直镜3、分光镜5反射，第二单模光纤2引入光经第二准直镜4、分光镜5反射、角锥棱镜6转向、分光镜5透射后，两束光一同经过平行光管7会聚于焦面处的焦面光束分析仪8上，检测两束激光最终在光束分析仪上成像光斑是否重合，确认重合后完成辅助光校装置自检，拆掉角锥棱镜6；

2、基准光方向调节

如附图2所示，将角锥棱镜6换成基准镜9，通过第一单模光纤1引入指定的激光作为基准光源，该基准光经第一准直镜3准直出射，再经过分光镜5反射后进入平行光管7并在焦面光束分析仪8上成像，记录成像点位置；

3、基准镜法线方向标定

如附图2所示，第二单模光纤2引入指定的激光光源，引入光经第二准直镜4准直出射，再经过分光镜5反射、基准镜9反射后进入平行光管7内，基准镜9的方位、俯仰角度使得光束成像于焦面光束分析仪8上，精调至两束光的成像光斑重合，记录该光斑位置，此时两束出射光的方向均代表基准镜9的法线方向；

4、基准镜法线方向与被测设备光轴同轴度装校及测试

完成以上步骤后，可以进行基准镜与被测设备10之间同轴度的装校，此时需要分为两种情况：