专利名称：一种面阵ccd靶面与安装定位面平行度的光学检测方法
技术领域：
本发明涉及面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法。
背景技术：
面阵CCD靶面封装在壳体内后，其安装定位面和CCD靶面应严格平行。这种平行
应满足光学系统焦深的要求Δ5 = 4/ (-)2。即焦深Δ δ等于4倍波长光学系统数值孔径的
平方。对于数值孔径小于2的可见光波段的光学系统其焦深小于0.01mm。目前大部分CCD 安装定位面和CCD靶面的平行度可以满足这个焦深Δ δ的要求。而对于一些新研制的CCD 由于各种原因，其平行度达不到这个焦深Δ δ的要求。这会使光学系统通过CCD成像时造 成同一幅画面形成虚实两个部分，严重影响了成像质量。由此可见对于小数值孔径光学系统，在安装CCD前，测定CCD安装定位面和CCD靶 面的平行度是非常必要的。由于CCD靶面是封装在机械壳体内，其工作面前加有保护玻璃， 没有办法直接测量，只有采用非接触光学测量方式。目前还没有看到国内相关报道。但此 测量方法，现有技术却无法实现。
发明内容
本发明为解决现有CCD机械安装定位面和CCD靶面的平行度差，且很难实现光学 系统的焦深要求，进而影响了 CCD成像质量的问题。提供一种面阵CCD靶面与安装定位面 平行度的光学检测方法。一种面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法，该方法由以下步骤实 现步骤一、采用高精度直线位移平台将CCD靶面和机械安装面分别移至工具显微镜 的焦面上；步骤二、采用千分表测量高精度直线位移平台移动的距离，将所述高精度直线位 移平台移动的距离作为CCD靶面与机械安装面之间的距离；步骤三、将CCD靶面的任意一个直角顶点作为直角坐标系的原点，对应的两个直 角边分别作为直角坐标系的X轴和Y轴，采用工具显微镜分别读取CCD靶面的四个顶点与 对应的机械安装面之间的距离值，将其中的三个距离值与原点距离值作差，获得三个距离 差值；然后采用工具显微镜读取X轴、Y轴以及X轴和Y轴的对角线的长度值，获得CXD靶 面的X轴和Y轴方向的边长以及对角线的长度值；步骤四、将步骤三获得的三个距离差值分别除以CXD靶面的X轴、Y轴方向的边长 值和对角线的长度值，分别获得CCD靶面与机械安装面在X轴、Y轴以及对角线方向上的夹 角值；步骤五、对步骤四获得的夹角分别求反正切函数，所述夹角的度数不为零，则返回 步骤一，否则，确定CCD靶面与机械安装面平行。
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本发明的原理本发明所述的面阵CCD靶面封装在机械壳体内，因在其工作面前 加有保护玻璃，所以采用非接触光学测量方式。采用高精度直线位移平台将面阵CCD靶面 和机械安装面分别移至工具显微镜的焦面上，利用千分表测量出高精度直线位移平台移动 的距离，既是CCD靶面与机械安装面间的距离。测量四个角点上的距离，分别求出距离差 值，将差值除以靶面边长即得夹角的正切值。求反函数可得两平面的夹角，如果所述两平面 的夹角度数不为零，则重新测量，否则，确定两平面平行。本发明的有益效果本发明所述方法简单，与现有星校法比较，操作容易，不需要 进行复杂的数学计算，易于实现，是一种方便、快捷、可靠的测量方法；本发明方法满足了光 学系统的焦深要求，提高了系统的成像质量。
图1为本发明所述的一种面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法原理 图；图2为本发明所述一种面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法的具体 实施方式二的检测装置示意图。图中1、人眼，2、工具显微镜，3、C⑶保护玻璃，4、千分表，5、机械安装面，6、C⑶靶
面，7、CXD，8、高精度直线位移平台，9、大理石平台。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1和图2说明本实施方式，一种面阵CCD靶面6与安装定 位面平行度的光学检测方法，该方法由以下步骤完成步骤一、采用高精度直线位移平台8将CCD靶面6和机械安装面5分别移至工具 显微镜2的焦面上；步骤二、采用千分表4测量高精度直线位移平台8移动的距离，将所述高精度直线 位移平台8移动的距离作为CCD靶面6与机械安装面5之间的距离；步骤三、将CCD靶面6的任意一个直角顶点作为直角坐标系的原点，对应的两个直 角边分别作为直角坐标系的X轴和Y轴，采用工具显微镜2分别读取CCD靶面6的四个顶 点与对应的机械安装面5之间的距离值，将其中的三个距离值与原点距离值作差，获得三 个距离差值；然后采用工具显微镜2读取X轴、Y轴以及X轴和Y轴的对角线的长度值，获 得CCD靶面6的X轴和Y轴方向的边长以及对角线的长度值；步骤四、将步骤三获得的三个距离差值分别除以CXD靶面6的X轴、Y轴方向的边 长值和对角线的长度值，分别获得CCD靶面6与机械安装面5在X轴、Y轴以及对角线方向 上的夹角值；步骤五、对步骤四获得的夹角分别求反正切函数，所述夹角的度数不为零，则返回 步骤一，否则，确定CCD靶面6与机械安装面5平行。
具体实施方式
二、结合图2说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式
一所述 的一种面阵CCD靶面6与安装定位面平行度的光学检测方法的具体实施例本实施例的测量工具为工具显微镜2、千分表4、高精度直线位移平台8 ；所述高 精度直线位移平台8的位移分辨率0. 005 ；将所述测量工具置于大理石平台9上，在矩形面阵CCD靶面6前设置有CCD保护玻璃3，采用非接触光学测量方式，通过人眼1观察工具显 微镜2读取的数值以及计算CCD靶面6与机械安装面5在X轴、Y轴和对角线方向上的夹 角角度，进而判定两平面的平行度。所述以CXD 7窗口的机械安装面5的两个垂直边为直角坐标系的两个轴分别为X 轴和Y轴，以两个垂直边的交点作为零点。这里以C点作为零点，也可将其它三点A、B或D 作为零点；采用工具显微镜2分别测量AA' ,BB' XC'、DD'两点间距离，即C⑶靶面6的 四个顶点与机械安装面5间距离，为了减少在测量过程中出现的误差，反复测量三次以上， 然后将测量值分别与CC'做差，分别获得三组差值，BB' -CC'、DD' -CC'和AA' -CC'， 结合表1 ο表 权利要求
一种面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法，其特征是，该方法由以下步骤实现步骤一、采用高精度直线位移平台(8)将CCD靶面(6)和机械安装面(5)分别移至工具显微镜(2)的焦面上；步骤二、采用千分表(4)测量高精度直线位移平台(8)移动的距离，将所述高精度直线位移平台(8)移动的距离作为CCD靶面(6)与机械安装面(5)之间的距离；步骤三、将CCD靶面(6)的任意一个直角顶点作为直角坐标系的原点，对应的两个直角边分别作为直角坐标系的X轴和Y轴，采用工具显微镜(2)分别读取CCD靶面(6)的四个顶点与对应的机械安装面(5)之间的距离值，将其中的三个距离值与原点距离值作差，获得三个距离差值；然后采用工具显微镜(2)读取X轴、Y轴以及X轴和Y轴的对角线的长度值，获得CCD靶面(6)的X轴和Y轴方向的边长以及对角线的长度值；步骤四、将步骤三获得的三个距离差值分别除以CCD靶面(6)的X轴、Y轴方向的边长值和对角线的长度值，分别获得CCD靶面(6)与机械安装面(5)在X轴、Y轴以及对角线方向上的夹角值；步骤五、对步骤四获得的夹角分别求反正切函数，所述夹角的度数不为零，则返回步骤一，否则，确定CCD靶面(6)与机械安装面(5)平行。
2.根据权利要求1所述的一种面阵CCD靶面(6)与安装定位面平行度的光学检测方 法，其特征在于，所述面阵CCD靶面(6)和机械安装面(5)分别为矩形。
全文摘要
一种面阵CCD靶面与安装定位面平行度的光学检测方法，涉及CCD靶面与机械安装面平行的光学检测方法，它解决了现有CCD机械安装定位面和CCD靶面的平行度差，且很难实现光学系统的焦深要求，进而影响了CCD成像质量的问题，本发明通过把矩形CCD靶面任意一个直角顶点设定为直角坐标系的原点，相应的两个直角边分别为X轴和Y轴。用工具显微镜分别读取CCD靶面的四个顶点与相应的机械安装面之间距离的数值，将测得的四个数值中的三个与原点数值相互作差Δh，再分别除以X，Y方向边长及对角线方向距离l，就可分别得出CCD靶面与安装定位面两平面在X，Y及对角线方向上的夹角。本发明原理简单，精度高，易于实现。
文档编号G01B5/14GK101975560SQ20101052968
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者张艳辉, 王建立, 王志, 王志臣, 赵勇志 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所