衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置製造方法
2023-05-18 12:02:16 1
衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置，包括雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡、CCD以及用於CCD軸向和水平方向移動的二維移動平臺；雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡沿雷射器出射光束的主光軸方向依次設置；雷射衍射光柵設置在靠近匯聚透鏡一側且與匯聚透鏡、平面反射鏡相互平行。本實用新型能夠快速的對大口徑衍射光柵非規則雷射焦斑進行聚焦調節，與人工方式相比檢測效率在很大程度上得到提高，適用於大口徑衍射光柵非規則焦斑自適應聚焦，也可作為各種衍射光柵非規則焦點離線位置自動判讀的調整依據，具有較高的精確度和一致性。
【專利說明】衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於光電子【技術領域】，涉及一種非規則雷射焦斑圖像的自適應聚焦裝置，尤其涉及一種衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置。
【背景技術】
[0002]大口徑衍射光柵是高功率雷射裝置的一個重要器件，在進行衍射光柵參數測量時，準確獲得焦點的位置在衍射光柵的參數測量過程中至關重要。
[0003]光學系統設計認為，當大口徑衍射光柵雷射焦斑的可調面積最小時，此時CCD的位置被認定為是衍射光柵的焦點位置；以往大口徑衍射光柵非規則焦點的搜索是由光學測試人員根據已有經驗對雷射焦斑形狀和焦點的位置進行人工識別和定位，但隨著光束口徑和路數急劇增多，元器件數目成倍增長，並在測量期間引入了較多人為不確定性，花費大量人力物力資源卻難以獲得較好的精確定位和復現，不能滿足工程化的需要。
[0004]因此急需要一種能夠解決人工聚焦大口徑衍射光柵雷射非規則焦點時檢測效率低、滿足不了工程化需求的方法，使其能夠適用於大口徑衍射光柵非規則雷射焦斑自適應聚焦，以提高對大口徑衍射光柵的檢測效率，節省人力物力資源。
實用新型內容
[0005]為了解決上述【背景技術】所存在的技術問題，本實用新型提供一種衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置。
[0006]本實用新型的技術解決方案是:
[0007]本實用新型提供一種衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置，其特殊之處在於:包括雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡、CCD以及用於CCD軸向和水平方向移動的二維移動平臺；所述雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡沿雷射器出射光束的主光軸方向依次設置；所述雷射衍射光柵設置在靠近匯聚透鏡一側且與匯聚透鏡、平面反射鏡相互平行。
[0008]本實用新型的優點:
[0009]1、本實用新型能夠快速的對大口徑衍射光柵非規則雷射進行聚焦調節，與人工方式相比檢測效率在很大程度上得到提高，適用於大口徑衍射光柵非規則焦斑自適應聚焦，也可作為各種衍射光柵非規則焦點離線位置自動判讀的調整依據，具有較高的精確度和一致性。
[0010]2、本實用新型為克服在整個聚焦過程中大口徑衍射光柵非規則雷射焦斑圖像在不斷變化且始終不規則的問題，並基於形心法和區域中心矩理論，提出了以衍射光柵非規則雷射焦斑圖像的形心與CCD的靶面中心位置之差以及長短軸差組合使用作為反饋信號的大口徑衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置，這種裝置計算量小速度快，具有較高的精確度和一致性，為大口徑衍射光柵自動聚焦提供最為核心的解決方案。【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置的光學結構和基本原理圖；
[0012]圖2為本實用新型的衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦方法流程圖；
[0013]圖3為本實用新型中用於論證各向異性理論的橢圓及其幾何參數圖；
[0014]其中:1-雷射器，2-雷射衍射光柵，3-匯聚透鏡，4-平面反射鏡，5-CCD，6_ 二維移動平臺。
【具體實施方式】
[0015]衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置，包括雷射器1、雷射衍射光柵2、匯聚透鏡3、平面反射鏡4、CCD5以及用於CCD5軸向和水平方向移動的二維移動平臺6 ;雷射器1、雷射衍射光柵2、匯聚透鏡3、平面反射鏡4沿雷射器I出射光束的主光軸方向依次設置；雷射衍射光柵2設置在靠近匯聚透鏡3 —側且與匯聚透鏡3、平面反射鏡4相互平行。
[0016]參見圖1，大口徑衍射光柵非規則雷射焦斑聚焦調節的光學結構和基本原理，將雷射器放置在匯聚透鏡的焦點「(V』點的位置，匯聚透鏡為一凸凸鏡，經過焦點「(V』點的光線從右向左傳播，依次透過衍射光柵和匯聚透鏡後會發散成為平行光(從透鏡焦點發射出來的光線經過透鏡後會沿著透鏡光軸方向平行傳播)；在匯聚透鏡左側位置且垂直於匯聚透鏡光軸方向放置一塊平面反射鏡，平行光從匯聚透鏡入射到平面反射鏡上，經平面反射鏡反射後所得的平行光經過匯聚透鏡和衍射光柵後衍射取樣分開，形成兩路光束，對應圖中的參考光路「 O O1 」和物光路「 O O2」，其中參考光路上的光線將匯聚到「 O1 」衍射點，物光路上的光線將匯聚到「o2」衍射點。
[0017]「0廣點為匯聚透鏡的焦點，雷射器放置在「0廣位置；平面反射鏡垂直於匯聚透鏡的主光軸並放置在匯聚透鏡的左側；衍射光柵放置在雷射器和匯聚透鏡之間並靠近匯聚透鏡一側，方向與匯聚透鏡和平面鏡`平行；CCD放置在物光路的方向上並保證物光路的光線能夠全部成像到(XD的靶面之上。
[0018]衍射光柵非規則焦斑圖像自適應聚焦就是將(XD採集到的雷射焦斑圖像的形心位置與CCD靶面中心位置之間的差值和長短軸之間的差值變化解算為水平方向與軸向運動設備需要移動的距離，並根據差值符號來確定移動方向，通過控制CCD的水平運動和軸向運動來改變雷射光斑在CCD靶面上的成像狀態，完成焦點搜索。
[0019]參見圖2，本實用新型提供衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦方法，包括以下流程:
[0020]I】通過(XD採集一幅衍射光柵非規則雷射焦斑圖像到計算機；
[0021]2】將步驟I中採集到的非規則雷射焦斑圖像進行圖像形心位置計算；
[0022]2.1】計算並確定最優域值δ，並設定以f (i，j)表示(i，j)點的灰度值；
[0023]2.1.1】以亮度值作為水平坐標，亮度出現的頻率作為豎直坐標，繪製亮度直方圖，選取灰度出現頻率的最大值對應的亮度值Tn ；
[0024]2.1.2】以Tn作為初始圖像分割的焦斑和背景的域值，並通過公式分別計算焦斑和背景的均值Mtl和Ntl ;所述焦斑和背景的均值的計算公式為:
【權利要求】
1.衍射光柵非規則雷射焦斑圖像自適應聚焦裝置，其特徵在於:包括雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡、CCD以及用於CCD軸向和水平方向移動的二維移動平臺；所述雷射器、雷射衍射光柵、匯聚透鏡、平面反射鏡沿雷射器出射光束的主光軸方向依次設置；所述雷射衍射光柵設置在靠近匯聚透鏡一側且與匯聚透鏡、平面反射鏡相互平行。
【文檔編號】G01M11/02GK203606572SQ201320790029
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】王偉, 達爭尚, 李東堅, 王拯洲, 曹世康 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所