当前课程知识点：光电仪器设计 > 第9章 横纵向瞄准 > 9.5 其他纵向定位方法 > 9.5 其他纵向定位方法
大家好
这节课我们将继续介绍纵向定位方法
给大家依次介绍像散法 临界角法
斜光束法和白光干涉法
首先请大家看像散法的系统
激光束经过分光镜反射后
经透镜聚焦到物体表面
物面放置于透镜焦点处
反射光束依次经过透镜
分光镜 透镜 柱面镜 然后聚焦
系统中柱面镜作为像散元件
对于光束在x方向有会聚作用
在y方向没有会聚作用
因此在柱面镜上方的不同位置
能探测到不同形状的光斑
比如a平面和c平面的光斑变椭
在a平面和c平面之间存在一个平面b
光斑依然为圆形
b平面的具体位置
可以根据两透镜和柱面镜的焦距
按照成像公式来定量计算得到
当物面在轴向偏离透镜焦点时
则b平面处的光斑会发生形变
因此根据在b平面处
放置光斑形状探测器
即可判断物面是否位于透镜焦点上
该方法在激光直写 光存储
聚焦伺服技术等领域应用非常广泛
下面给大家介绍临界角法
这个方法的基本思路是
通过设计棱镜的折射率
使得从直角面正入射进来的光束
在其斜面上恰好发生全反射
此时棱镜下方
两个探测器接收到的光强相等
二者输出经减法电路后输出为零
因此当物体表面位于透镜前焦点上时
正好能满足上述条件
当物面在轴向偏离焦点时
则在透镜后面为发散或会聚光束
两条边界光线必有一条
不满足全反射条件
因此两个探测器接收到的光强不再相等
减法电路输出的电压不再为零
通过这种方法
可以将物面定位在透镜的前焦点上
下面给大家介绍斜光束法
这种方法又称为激光三角法
应用非常广泛
图上显示透镜L1
将狭缝a成像在物面O上
并经物镜L2成像在像面上
当物距正确时
a在像面上的像
a″位于视场中心并且成像清晰
当物面在N方向上离焦x时
像点将位移y′
用这个位移信号反馈控制物面的位置
即可实现自动对焦
光斑的位移通常用位置敏感探测器
PSD来探测
右边的图原理和左图类似
当物面在轴向发生ΔZ的位移时
将引起位置探测器上光斑平移Δd
ΔZ和Δd之间存在定量的三角关系
如这个公式所示
根据位置探测器测出的光斑平移量
就可以得到物面在轴向的位置信息
在实际测量中
为了减小离焦的影响
通常会将位置探测器旋转一定的角度
计算的式子也要做相应的修正
最后给大家介绍一下白光干涉的方法
白光光源经过分光镜分成两束
分别经过声光调制器移频后按原路返回
并再次在分光镜上合束
合束的光束经过透镜后
再经过分光镜分成两束
一束入射到压电陶瓷驱动的参考面上
另外一束入射到被测物体上
由于白光的相干长度很短
只有参考臂臂长和测量臂臂长相等时
才能得到干涉信号强度的极大值
根据这个原则即可对物体进行定位
系统中引入声光调制器移频
是为了产生外差干涉信号
来提高系统的抗干扰能力
在本小节
我们介绍了四种纵向定位的方法
像散法通过光斑形状
判断系统是否聚焦在物面上
临界角法通过巧妙地设置全反射
判断物面是否位于焦点上
斜光束法可通过像斑的平移量
来计算物面的轴向位置
白光干涉利用很短的相干长度
通过干涉信号强度的极值
来判断物面的位置
这些定位原理请大家掌握
纵向定位的原理和方法还有很多种
大家如果有兴趣
可查阅相关的文献去了解
这节课就讲到这儿
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
