大线性响应范围横向差动共焦传感测量方法及装置
技术特征:
1.一种大线性响应范围的横向差动共焦的传感测量方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在获得大线性传感区间响应曲线之后,所述方法包括:利用横向差动共焦检测光路对被测表面的面形进行测量;
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在执行步骤s5之前,所述方法还包括:确定物理针孔的最佳离轴量;
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述获取各个像元的光强响应信号曲线包括:
5.一种大线性响应范围横向差动共焦传感测量装置,其特征在于,所述装置包括:共焦光路系统,在所述共焦光路系统的探测光路中的会聚镜与其探测焦平面之间设置有光阑组件,光阑组件以光轴为分界线遮挡一半探测光束,且探测光束的探测焦平面处设置有基于光轴对称的多个物理针孔,物理针孔后设置有多像元探测器,多像元探测器上的各个像元对照射到探测焦平面的光斑进行分割探测。
6.根据权利要求5所述的横向差动共焦传感测量装置,其特征在于,所述光阑组件还包括光阑和中继透镜,光阑用于以光轴为分界线遮挡探测光束的一半光路,中继透镜用于对遮挡后的探测光束进行成像放大。
7.根据权利要求5所述的横向差动共焦传感测量装置,其特征在于,所述共焦光路系统包括顺次设置的物镜、四分之一波片、偏振分光镜和会聚镜,在偏振分光镜的旁侧还设置有激光器和准直器;其中,激光器发射的激光光源经准直器后形成平行光束,平行光束经偏振分光镜反射,并顺次经过四分之一波片和物镜汇聚后形成聚焦光束,聚焦光束照射到被测表面,并由被测表面反射形成反射光束,反射光束顺次经过物镜、四分之一波片、会聚镜,会聚镜对反射光束进行汇聚形成探测光束;探测光束经光阑组件后聚焦到多像元探测器,由多像元探测器上的像元对聚焦光斑进行分割探测,获得与被测表面离焦量对应的大线性响应曲线。
技术总结
本发明涉及光学精密测量技术领域,提供了一种大线性响应范围横向差动共焦传感测量方法及装置,该方法在传统的共焦探测光路中以光轴为分界线遮挡一半探测光束,将被测表面的离焦量变化转为探测焦面上光斑横向离轴变化的横向差动共焦(TDC)探测;然后通过探测器阵列分割探测焦面上的光斑,将探测的相邻强度信号两两差动相减得到多组归一化TDC响应曲线,并对其线性段进行拟合拼接,得到具有大线性响应区的差动共焦特性曲线,在兼顾分辨力的同时实现了大范围传感测量。该方法可为精密元件面形、三维表面结构等领域提供了高精度大范围快速传感扫描测量新方法。
技术研发人员:赵维谦,邱丽荣
受保护的技术使用者:北京理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/18
技术研发人员:赵维谦,邱丽荣
技术所有人:北京理工大学
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