一种大口径平行光管波前及像面位置标定装置及方法

摘要

本发明属于光电测试领域，涉及一种大口径平行光管波前及像面位置标定装置及方法。该装置包括光纤激光器，二维精密长导轨，CCD相机以及控制单元；具体的方法是：1)将CCD相机安装在二维精密长导轨上；2)调整光纤激光器功率，直到CCD相机能接收到光纤激光器光强；3)CCD相机在二维精密长导轨不同位置上获取光纤激光器发出图像点的质心坐标；4)CCD相机在二维精密长导轨不同位置上获取待标定平行光管发出图像点的质心坐标；5)确定待标定平行光管波前位置；6)确定待标定平行光管像面位置。本发明可实现大口径平行光管波前和焦面位置的准确测试。

主权项

一种大口径平行光管波前及像面位置标定方法，其特征在于：该方法采用的标定装置包括光纤激光器，二维精密长导轨，CCD相机以及控制单元；所述CCD相机安装在二维精密长导轨上；所述二维精密长导轨包括水平导轨以及安装在水平导轨上的垂直导轨；所述CCD相机可沿二维精密长导轨在水平方向和垂直方向移动；所述光纤激光器位于CCD相机的正前方；所述控制单元分别与二维精密长导轨和CCD相机连接；所述控制单元为计算机；该标定方法的步骤是：1)将CCD相机固定在二维精密长导轨上，调节CCD相机光轴和水平导轨、垂直导轨运动轴线互相垂直；2)在CCD相机前处放置光纤激光器，并使光纤激光器的光纤头对准CCD相机，调整光纤激光器功率，直到CCD相机能接收到光纤激光器光强为止；3)CCD相机在二维精密长导轨不同位置上获取光纤激光器发出图像点的质心坐标(x_i，y_j)；以二维精密长导轨中心(x₀，y₀)为基准，控制二维精密长导轨带动CCD相机在水平和垂直两个方向上移动；移动范围为待标定平行光管的口径，移动步距为移动范围除以要采样的点数，计算机记录二维精密长导轨不同位置坐标(M,N)；同时CCD相机在二维精密长导轨的不同位置采集光纤激光器发出的图像点并判读出每幅图像点的质心坐标位置(x_i，y_j)；所述二维精密长导轨的中心为水平导轨中心和垂直导轨中心的交点；4)CCD相机在二维精密长导轨不同位置上获取待标定平行光管发出图像点的质心坐标(x_i′，y_j′)；4.1)在CCD相机前安装待标定平行光管，将光纤激光器进行位置调整，使得光纤激光器的光纤头位于平行光管焦面上；4.2)以二维精密长导轨中心为基准，控制二维精密长导轨带动CCD相机在水平和垂直两个方向上移动，按步骤3)导轨移动的相同位置对待标定平行光管全口径进行采样，同时CCD相机采集每个位置上的图像并判读出每幅图像点的质心坐标(x_i′，y_j′)；5)确定待标定平行光管波前位置；5.1)计算步骤3)和步骤4.2)在二维精密长导轨同一位置两次判读的图像点质心坐标位置(x_i，y_j)和(x_i′，y_j′)的差值坐标(Δx_i，Δy_j)；5.2)在待标定平行光管全口径内将导轨每个位置按步骤5.1)求得的差值坐标(Δx_i，Δy_j)规划在一个平面内，采用二维线性最小二乘法拟合计算线性项，去掉线性项；5.3)再采用分区梯度积分法或索斯维尔算法或波面多项式拟合算法计算待标定平行光管波前位置；6)确定待标定平行光管像面位置；6.1)将步骤4.2)得到的图像质心坐标(x_i′，y_j′)和二维精密长导轨在中心时得到的图像质心坐标(x₀，y₀)做差值，得到差值坐标(Δx_i′，Δy_j′)；6.2)将得到的差值坐标(Δx_i′，Δy_j′)用二维多项式进行拟合可得到待标定平行光管全口径内光束的平行性误差，利用高斯公式可计算出像面位置误差；6.3)利用步骤6.2)获取的像面位置误差，确定待标定平行光管像面位置。