光电检测原理与技术课程设计
光电准直系统
一、引言
准直系统是利用光学自准原理，利用小角度测量或可转化位小角度测量的一种常用技术测试仪器。所谓光电准直系统就是光学准直系统与光电技术结合的产物。它具有测量精度高的优点，在精密，超精密定位方面有重要的作用。
小角度测量有多种方法，本实验主要采用平面反射镜的光学杠杆原理，在探测光斑移动时使用CCD来经行图像的采集。
关键字：光学杠杆光学准直系统望远镜系统照明系统 CCD
二、基本原理：
（一）光学准直系统的基本原理
这部分系统，通常是由光源，位于物镜焦平面上的分划板和物镜三部分组成，望远镜实际上是准直装置的你应用，它是将入射的平行光在其焦平面上，然后再用目镜直接观察光斑的变化。
图2.1 准直系统原理
图2.2 望远镜系统工作原理
一个准直管和一个望远镜组合，两个装置的光轴在一条直线上，我们将看到从发光点F发出的光线通过准直管的物镜变为平行于主光轴的光束，进入望远镜的物镜之后在汇聚到F点；同样发自焦平面上另一点F1的光线射出准直管后变成方向平行与光轴的光束，它在进入望远镜后汇聚于其焦平面的F1点。因此，线位移之比等于两系统焦距之比。由于平行光束成像的位置位移的由他的方向所确定，而不受平行光束在进入透镜前所走过的距离的影响，所以与发光点F及F1相关的像F及F的位置不依赖于准直管和望远镜之间的距离。
在准直管的前面放置一个全反射镜，准直管发出的平行光束再由它本身来接受，就相当与集准直管与望远镜一体，这就是准直的原理。
将一个刻度线的图像以平行光束（准直光）的形式投射到反射镜上，该反射镜将其光束反射回准直系统。如果反射镜与光轴垂直则光束将返回其自身。如果反射镜倾斜一个角度α，则其反射光将于2α反射回来。根据反射光的倾斜程度，自准图像将会以更大的角度发生位移。通过测量自准直图像在X轴Y轴上的唯一可以测量得反射镜的角度变化。自准直已为平行光。其测量结果不受距离的影响。
图2.3 准直管简易图
2.1.2 高斯系统
为了使目镜不受光源遮挡，高斯系统的自准直仪光路在其光轴上加有析光镜。测微平行光管具有类似的光学系统，只是用立方棱镜代替了析光镜，立方棱镜由两个直角镜胶合而成，其中一棱镜的胶合面镀有析光膜。这种光学系统有一个盲区，当这自准直像与原中心十字丝靠得很近或有重叠部分时便无法使双刻线瞄准，因而也就测不出相应的反射镜偏转角。
图2.4 高斯自准（1）
ｌ、光源２、聚光镜３、分光镜４、分划板５、准直镜
６、反射镜７、目镜组８、目镜焦平面
下图是高斯系统的另一种光路安排，其特点是把析光镜（立方棱镜）放在物镜组的焦平面之前，这样由于其分光作用物镜就有两个共轭的焦平面。一个焦平面放置十字线分划板ｌ并被光源照明，另一焦平面放置双刻线分划板５。这种安排能使自准直象与原分划板分开（在视场中不再直接看到原分划板１），从而避