怎样搭建一个自准直仪装置?
一、原理和应用
自准直仪的基本工作原理如下所示。这个装置的组件从右到左依次为LED光源、散射片、十字线分划板、立方体分束镜、相机和准直透镜。
自准直仪的组成元件
倾斜的反射镜使图像偏移
由于十字线位于准直透镜的后焦平面上,因此透镜会把十字线的图像投射至无穷远。如果在自准直仪前面放一个平面反射镜,无穷远处的十字线图像将被反射回装置,并在相机上重新成像。如果反射镜略微倾斜,相机上的十字线图像就会出现偏移。
二、自准直仪可用于:
1. 对准扩束镜和4F系统:分别把自准直仪装置和反射镜放在扩束镜系统的两侧。如果系统已被对准,相机上就会出现清晰的十字线图像。
2. 测量透镜焦距:当反射镜刚好处于透镜的后焦点时,它可将无穷远的十字线图像反射到相机上,并重新形成一个清晰的图像。
3. 测量光学元件(以楔形棱镜为例):两个空气-玻璃界面上各有一次反射并在相机上产生十字线图像,而每个图像的偏移量都取决于反射角。棱镜楔角和两反射光线之间的夹角可通过公式关联。
4. 测量平直度:当反射镜在不完美的平台表面上运动时,它将由于局部的斜坡而倾斜,由此改变反射光的角度,而这个角度也和十字线图像的偏移量有关。
三、对准方法
对准这个准直仪装置的第一步是把相机安装在立方体分束镜的另一侧,同时加一个双凸透镜和光阑。双凸透镜用于成像,而光阑用于限制透镜的球差,以此提高图像质量。
通过移动透镜产生清晰的十字线图像
一部分光被分束镜反射,通过双凸透镜进入相机,直接产生一个十字线图像。一部分光被分束镜透射,通过准直透镜打在反射镜上,然后反向回到十字靶上。如果准直透镜处于正确的位置上,十字靶和它的图像就会重合。这个负十字靶会把光反射到相机中,间接产生一个十字线图像。因此,对准的基本思路就是通过移动准直透镜,直至两个图像都完美对焦。这样就有一个无穷远的自参考。
四、搭建步骤
1. 搭建背光光源。它由一个已安装散射片、负十字靶、Ø1英寸延长套筒和LED构成,并通过笼式系统连接在立方体分束镜上。
2. 安装成像透镜和相机。成像透镜连同光阑(直径设为三到四毫米)安装在带螺纹的笼板上,然后滑入笼杆,并在笼杆末端安装相机。连接相机和电脑并打开图像采集软件,移动成像透镜,在调到最清晰的十字线图像后固定透镜笼板。
3. 安装准直透镜和反射镜。这是一个Ø2英寸双胶合消色差透镜,焦距为200 mm。虽然装置使用近似单色的光源,但消色差透镜仍能减小球差并优化角度分辨率。然后额外加四根笼杆用于临时固定反射镜。
最后,通过移动准直透镜并观察两个十字线图像,在图像最清晰时说明透镜处于最佳位置,这时就可固定安装透镜的笼板。
4. 更换相机方向。拆掉成像透镜系统,使用0.5英寸笼杆把相机接到分束镜的另一端。调节相机位置,直至产生清晰的十字线图像,然后固定相机并拆掉反射镜。一个自参考的自准直仪装置就搭好了。
上述自准直仪的产品清单
基本描述
DG10-220-MD
Ø1英寸散射片
1
R1DS3N
Ø1英寸十字靶
1
SM1L10
SM1透镜套筒
1
CP12
30 mm笼板
1
CCM1-BS013/M
已安装分束镜
1
LEDD1B
LED驱动器
1
KPS101
驱动器电源
1
ER2-P4
4根2英寸笼杆
1
ER6-P4
4根6英寸笼杆
2
ER05-P4
4根0.5英寸笼杆
1
ER1-P4
4根1英寸笼杆
2
CP02/M
30 mm笼板
2
LCP06/M
60 mm笼板
2
LCP02/M
60 mm笼板
1
DCC1545M
CMOS相机
1
LB1471
Ø1英寸双凸透镜
1
ME2-G01
Ø2英寸反射镜
1
AC508-200-A
Ø2英寸消色差透镜
1
SM1A39
螺纹转接件
1
SM1D12C
光阑
1