一种大口径平行光管焦平面高精度裂像自准标定仪的制作方法

本实用新型涉及显微镜，具体涉及一种大口径平行光管焦平面高精度裂像自准标定仪。

背景技术：

大口径平行光管是用光学系统在室内模拟无穷远目标的仪器，焦平面点轴向位置准确性直接影响确定被测光学系统的像面精度，是生产光学望远设备的重要标定和检测设备。大口径平行光管有口径200mm～1000mm，焦距有2000mm～20000mm，口径和焦距比是1：8～1：12左右，光学结构一般常用有牛顿式和卡塞格林式光学成像系统。

现阶段标定大口径平行光管焦平面的常用方法是用自准显微镜、十字分划板、平面镜通过显微镜照明发射十字分划板的像，经平面镜反射回来聚焦在十字分划板，通过显微镜可以观察到十字分划板和十字分划板返回像，两点的轴向共面精度直接影响大口径平行光管成像的质量好坏，一般要求共焦精度为0.02mm～0.05mm。观测方法是清晰度定焦法和摆头法。清晰度定焦法为：从调整显微镜轴向手扭，在显微镜里观察像面位置，图像从不清楚—清楚—不清楚的过程，调焦手扭返回一半的方法来调整。摆头法为：左右摆动头部，眼睛观察两个光学十字没有分开像为止。

由于单筒显微镜自身无法克服一些缺陷，对横向观测精度高，轴向观测精度低，在实际使用中，往往产生了微量轴向位置移动，也很难观测到轴向变化量，一般很难达到技术指标要求，往往靠焦比来提高被测光学系统检测精度。

由此可见，目前的显微镜存在轴向检测精度低的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对目前的显微镜存在轴向检测精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种大口径平行光管焦平面高精度裂像自准标定仪，包括自准显微镜、所述自准显微镜包括依次排列的目镜、半反半透镜和物镜，还包括：

裂像镜，设置在所述目镜和所述半反半透镜之间，由两片角度相等、方向相反的光学元件组成，所述光学元件的倾斜面朝向所述目镜一侧；

十字分划板，转动设置在待标定的大口径平行光管的像面上，且置于人眼观察的一侧；

发射齐焦共面照明系统，独立设置在所述自准显微镜的一侧，所述发射齐焦面照明系统的光线经由所述十字分划板射入所述半反半透镜。

在另一个优选的实施例中，所述光学元件的角度为为10°～30°。

在另一个优选的实施例中，两个所述光学元件分别为圆形光楔和半圆形光楔，且所述半圆形光楔设置在所述圆形光楔的倾斜面上，并形成水平的折射线。

在另一个优选的实施例中，转动所述分划板，使所述平行光管的十字丝与所述裂像镜的折射线水平重合，则竖线齐焦时十字丝竖线方向重合，离焦时竖线分开，并在显微镜的景深范围内成清晰的像。

在另一个优选的实施例中，所述目镜、半反半透镜和物镜设置在机械部件上，所述机械部件上设有升降机构、横向平移机构和纵向平移机构。

本实用新型的有益效果为：在标定大口径平行光管的焦平面时，只需在平行光管的像面上加十字分划板，将裂像镜与自准显微镜结合使用，利用自带的发射齐焦共面照明系统，然后旋转十字分划板使平行光管的十字丝与裂像镜横向水平重合，那么竖线齐焦时十字丝竖线方向重合，离焦时竖线分开，在显微镜的景深范围内都可成清晰的像，并具有较高的定位精度，完成自准式的平行光管的检测，无需人手额外调节显微镜的轴向手钮，也无需频繁更换观察角度和位置，大大提高了标定效率和定位精度，此外，也可适用于其他变焦距或切换光学系统的情况，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为裂像镜的正视图；

图3为裂像镜的侧视图；

图4为裂像镜的合焦图；

图5为裂像镜的非合焦图；

图6为现有通用显微镜的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种大口径平行光管焦平面高精度裂像自准标定仪，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型，并且相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。

在本实用新型中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种大口径平行光管焦平面高精度裂像自准标定仪，包括自准显微镜，自准显微镜包括依次排列的目镜5、半反半透镜3和物镜2，物方1和物镜2的位置根据现有技术设置，本实用新型还包括裂像镜4、十字分划板7和发射齐焦共面照明系统8。

裂像镜4设置在目镜5和半反半透镜3之间，由两片角度相等、方向相反的光学元件组成，光学元件的倾斜面朝向目镜5一侧。十字分划板7转动设置在待标定的大口径平行光管的像面上，且置于人眼6观察的一侧。

发射齐焦共面照明系统8独立设置在自准显微镜的一侧，发射齐焦面照明系统8的光线经由十字分划板7射入半反半透镜3，操作方便，可根据需要调整照明位置和照明亮度。

如图4和图5所示，本实用新型只要提高显微镜的轴向检测精度，就可以提高大口径平行光管的检测精度，当两束光线在轴向不共焦时，目镜5可看到十字分划板7上下两个线相互错位，就可以把光学系统轴向位移转换成径向位移，就解决单目显微镜Z轴定位精度低的问题。

光学元件的角度为为10°～30°，为一般光楔采取的角度。

如图2和图3所示，两个光学元件分别为圆形光楔和半圆形光楔，且半圆形光楔设置在圆形光楔的倾斜面上，并形成水平的折射线。

本实用新型的使用方法为：转动十字分划板7，使大口径平行光管的十字丝与裂像镜4的折射线水平重合，则竖线齐焦时十字丝竖线方向重合，离焦时竖线分开，并在自准显微镜的景深范围内成清晰的像。

目镜5、半反半透镜3和物镜2设置在机械部件上，机械部件上设有升降机构、横向平移机构和纵向平移机构。

以下为国内通用显微镜和本实用新型的检测精度对比：

一、通用尺寸

根据国内所生产的显微镜通用尺寸设计光学与机械件，具体尺寸如下：

物镜2：4倍，前工作距48mm，直径D＝16mm，

目镜5：10倍，出瞳距12mm，出瞳直径D＝4mm，直径D＝20mm，

光学体统：光学筒长190mm，机械筒长160mm，机械件最大机械件外径D＝24.5mm，总放大倍率为40倍。

二、通用显微镜的精度

如图6所示，图中部件为平面镜9、光管10、像面11、自准显微镜12、人眼13，通用显微镜在轴向测量像面位置时只能采用清晰度法和摆头法。但通用显微镜自身设计和人眼13的生理特性决定，通用显微镜共有三种景深，不管显微镜前后位置怎样调整始终都有清晰像：

第一，物理景深：△L1＝λ/2(NA)

第二，几何景深：△L2＝1/7Γ(NA)

第三，调节景深：△L3＝62.5p/Γ²

式中，λ为波长，一般为0.55μm；NA为数值孔径；p为人眼6调节驱光度，普通人眼6为±5；Γ视放大率；

现装调常用的工具显微镜物镜2为4倍，目镜510倍，我们以计算40倍显微镜总景深为：△L＝△L1+△L2+△L3≈0.4mm。远远低于装调文件技术调焦量为0.05mm的要求。

从上述三个公式可看出误差最大的为第三项，是产生误差的主要原因，这是因为人眼6的明视距离(250mm)到无穷远都可以成清晰的像，是人眼6的生理决定的，即使增加物镜2的放大倍数减少景深，提高轴向Z轴定位精度，但也带来视场中目标对比度下降严重，目标与背景分辨不清楚，对提高对焦精度有限，而装调常用的显微镜常用的是40倍，不能满足现在使用要求。

三、本实用新型的检测精度

现采用本实用新型，进行透射裂像调焦双像重合时的精度分析：

εm为人眼6通过目镜5的分辨率εm＝15″，

Lm为像面到物镜2的距离，

10倍目镜5为25mm，

а为楔角，一般为11°～12°。

同样40倍裂像显微镜轴像定焦精度为：m＝εm.Lm/2(n-1)а＝0.0094mm。

因此本实用新型的40倍显微镜的裂像，与通用提高了几十倍，满足装调条件基本要求。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：在标定大口径平行光管的焦平面时，只需在平行光管的像面上加十字分划板，将裂像镜与自准显微镜结合使用，利用自带的发射齐焦共面照明系统，然后旋转十字分划板使平行光管的十字丝与裂像镜横向水平重合，那么竖线齐焦时十字丝竖线方向重合，离焦时竖线分开，在显微镜的景深范围内都可成清晰的像，并具有较高的定位精度，完成自准式的平行光管的检测，无需人手额外调节显微镜的轴向手钮，也无需频繁更换观察角度和位置，大大提高了标定效率和定位精度，此外，也可适用于其他变焦距或切换光学系统的情况，实用性强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。