一種面陣ccd靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法
2024-03-22 02:50:05
專利名稱：一種面陣ccd靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法
技術領域：
本發明涉及面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法。
背景技術：
面陣CCD靶面封裝在殼體內後，其安裝定位面和CCD靶面應嚴格平行。這種平行
應滿足光學系統焦深的要求Δ5 = 4/ (-)2。即焦深Δ δ等於4倍波長光學系統數值孔徑的
平方。對於數值孔徑小於2的可見光波段的光學系統其焦深小於0.01mm。目前大部分CCD 安裝定位面和CCD靶面的平行度可以滿足這個焦深Δ δ的要求。而對於一些新研製的CCD 由於各種原因，其平行度達不到這個焦深Δ δ的要求。這會使光學系統通過CCD成像時造 成同一幅畫面形成虛實兩個部分，嚴重影響了成像質量。由此可見對於小數值孔徑光學系統，在安裝CCD前，測定CCD安裝定位面和CCD靶 面的平行度是非常必要的。由於CCD靶面是封裝在機械殼體內，其工作面前加有保護玻璃， 沒有辦法直接測量，只有採用非接觸光學測量方式。目前還沒有看到國內相關報導。但此 測量方法，現有技術卻無法實現。
發明內容
本發明為解決現有CCD機械安裝定位面和CCD靶面的平行度差，且很難實現光學 系統的焦深要求，進而影響了 CCD成像質量的問題。提供一種面陣CCD靶面與安裝定位面 平行度的光學檢測方法。一種面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法，該方法由以下步驟實 現步驟一、採用高精度直線位移平臺將CCD靶面和機械安裝面分別移至工具顯微鏡 的焦面上；步驟二、採用千分表測量高精度直線位移平臺移動的距離，將所述高精度直線位 移平臺移動的距離作為CCD靶面與機械安裝面之間的距離；步驟三、將CCD靶面的任意一個直角頂點作為直角坐標系的原點，對應的兩個直 角邊分別作為直角坐標系的X軸和Y軸，採用工具顯微鏡分別讀取CCD靶面的四個頂點與 對應的機械安裝面之間的距離值，將其中的三個距離值與原點距離值作差，獲得三個距離 差值；然後採用工具顯微鏡讀取X軸、Y軸以及X軸和Y軸的對角線的長度值，獲得CXD靶 面的X軸和Y軸方向的邊長以及對角線的長度值；步驟四、將步驟三獲得的三個距離差值分別除以CXD靶面的X軸、Y軸方向的邊長 值和對角線的長度值，分別獲得CCD靶面與機械安裝面在X軸、Y軸以及對角線方向上的夾 角值；步驟五、對步驟四獲得的夾角分別求反正切函數，所述夾角的度數不為零，則返回 步驟一，否則，確定CCD靶面與機械安裝面平行。
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本發明的原理本發明所述的面陣CCD靶面封裝在機械殼體內，因在其工作面前 加有保護玻璃，所以採用非接觸光學測量方式。採用高精度直線位移平臺將面陣CCD靶面 和機械安裝面分別移至工具顯微鏡的焦面上，利用千分表測量出高精度直線位移平臺移動 的距離，既是CCD靶面與機械安裝面間的距離。測量四個角點上的距離，分別求出距離差 值，將差值除以靶面邊長即得夾角的正切值。求反函數可得兩平面的夾角，如果所述兩平面 的夾角度數不為零，則重新測量，否則，確定兩平面平行。本發明的有益效果本發明所述方法簡單，與現有星校法比較，操作容易，不需要 進行複雜的數學計算，易於實現，是一種方便、快捷、可靠的測量方法；本發明方法滿足了光 學系統的焦深要求，提高了系統的成像質量。
圖1為本發明所述的一種面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法原理 圖；圖2為本發明所述一種面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法的具體 實施方式二的檢測裝置示意圖。圖中1、人眼，2、工具顯微鏡，3、C⑶保護玻璃，4、千分表，5、機械安裝面，6、C⑶靶
面，7、CXD，8、高精度直線位移平臺，9、大理石平臺。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1和圖2說明本實施方式，一種面陣CCD靶面6與安裝定 位面平行度的光學檢測方法，該方法由以下步驟完成步驟一、採用高精度直線位移平臺8將CCD靶面6和機械安裝面5分別移至工具 顯微鏡2的焦面上；步驟二、採用千分表4測量高精度直線位移平臺8移動的距離，將所述高精度直線 位移平臺8移動的距離作為CCD靶面6與機械安裝面5之間的距離；步驟三、將CCD靶面6的任意一個直角頂點作為直角坐標系的原點，對應的兩個直 角邊分別作為直角坐標系的X軸和Y軸，採用工具顯微鏡2分別讀取CCD靶面6的四個頂 點與對應的機械安裝面5之間的距離值，將其中的三個距離值與原點距離值作差，獲得三 個距離差值；然後採用工具顯微鏡2讀取X軸、Y軸以及X軸和Y軸的對角線的長度值，獲 得CCD靶面6的X軸和Y軸方向的邊長以及對角線的長度值；步驟四、將步驟三獲得的三個距離差值分別除以CXD靶面6的X軸、Y軸方向的邊 長值和對角線的長度值，分別獲得CCD靶面6與機械安裝面5在X軸、Y軸以及對角線方向 上的夾角值；步驟五、對步驟四獲得的夾角分別求反正切函數，所述夾角的度數不為零，則返回 步驟一，否則，確定CCD靶面6與機械安裝面5平行。
具體實施方式
二、結合圖2說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式
一所述 的一種面陣CCD靶面6與安裝定位面平行度的光學檢測方法的具體實施例本實施例的測量工具為工具顯微鏡2、千分表4、高精度直線位移平臺8 ；所述高 精度直線位移平臺8的位移解析度0. 005 ；將所述測量工具置於大理石平臺9上，在矩形面陣CCD靶面6前設置有CCD保護玻璃3，採用非接觸光學測量方式，通過人眼1觀察工具顯 微鏡2讀取的數值以及計算CCD靶面6與機械安裝面5在X軸、Y軸和對角線方向上的夾 角角度，進而判定兩平面的平行度。所述以CXD 7窗口的機械安裝面5的兩個垂直邊為直角坐標系的兩個軸分別為X 軸和Y軸，以兩個垂直邊的交點作為零點。這裡以C點作為零點，也可將其它三點A、B或D 作為零點；採用工具顯微鏡2分別測量AA' ,BB' XC'、DD'兩點間距離，即C⑶靶面6的 四個頂點與機械安裝面5間距離，為了減少在測量過程中出現的誤差，反覆測量三次以上， 然後將測量值分別與CC'做差，分別獲得三組差值，BB' -CC'、DD' -CC'和AA' -CC'， 結合表1 ο表 權利要求
一種面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法，其特徵是，該方法由以下步驟實現步驟一、採用高精度直線位移平臺(8)將CCD靶面(6)和機械安裝面(5)分別移至工具顯微鏡(2)的焦面上；步驟二、採用千分表(4)測量高精度直線位移平臺(8)移動的距離，將所述高精度直線位移平臺(8)移動的距離作為CCD靶面(6)與機械安裝面(5)之間的距離；步驟三、將CCD靶面(6)的任意一個直角頂點作為直角坐標系的原點，對應的兩個直角邊分別作為直角坐標系的X軸和Y軸，採用工具顯微鏡(2)分別讀取CCD靶面(6)的四個頂點與對應的機械安裝面(5)之間的距離值，將其中的三個距離值與原點距離值作差，獲得三個距離差值；然後採用工具顯微鏡(2)讀取X軸、Y軸以及X軸和Y軸的對角線的長度值，獲得CCD靶面(6)的X軸和Y軸方向的邊長以及對角線的長度值；步驟四、將步驟三獲得的三個距離差值分別除以CCD靶面(6)的X軸、Y軸方向的邊長值和對角線的長度值，分別獲得CCD靶面(6)與機械安裝面(5)在X軸、Y軸以及對角線方向上的夾角值；步驟五、對步驟四獲得的夾角分別求反正切函數，所述夾角的度數不為零，則返回步驟一，否則，確定CCD靶面(6)與機械安裝面(5)平行。
2.根據權利要求1所述的一種面陣CCD靶面(6)與安裝定位面平行度的光學檢測方 法，其特徵在於，所述面陣CCD靶面(6)和機械安裝面(5)分別為矩形。
全文摘要
一種面陣CCD靶面與安裝定位面平行度的光學檢測方法，涉及CCD靶面與機械安裝面平行的光學檢測方法，它解決了現有CCD機械安裝定位面和CCD靶面的平行度差，且很難實現光學系統的焦深要求，進而影響了CCD成像質量的問題，本發明通過把矩形CCD靶面任意一個直角頂點設定為直角坐標系的原點，相應的兩個直角邊分別為X軸和Y軸。用工具顯微鏡分別讀取CCD靶面的四個頂點與相應的機械安裝面之間距離的數值，將測得的四個數值中的三個與原點數值相互作差Δh，再分別除以X，Y方向邊長及對角線方向距離l，就可分別得出CCD靶面與安裝定位面兩平面在X，Y及對角線方向上的夾角。本發明原理簡單，精度高，易於實現。
文檔編號G01B5/14GK101975560SQ20101052968
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者張豔輝, 王建立, 王志, 王志臣, 趙勇志 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所