一種基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢焦裝置，特別是涉及一種基于LabVIEW的 雙光柵同軸檢焦裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)是利用光子來研宄生命現(xiàn)象的科學(xué)，它是光子學(xué)和生命科學(xué)相互 交叉、互相滲透而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科。生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)主要研宄分子水平上的細(xì)胞功能和結(jié) 構(gòu)，其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要是通過檢測(cè)人體組織與血液參數(shù)，探索組織結(jié)構(gòu)與功能的變化， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀水平疾病無損探測(cè)、診斷和治療。比如在人眼視網(wǎng)膜的在體成像中，采 用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)實(shí)時(shí)補(bǔ)償人眼光學(xué)系統(tǒng)像差，可以獲得視覺細(xì)胞和眼底微血管的高分辨 率圖像，從而可以通過這些圖像分析患者病變。或者在目前結(jié)核桿菌自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，對(duì)光學(xué) 顯微鏡的聚焦系統(tǒng)提出很高的要求，在設(shè)計(jì)初期，光學(xué)顯微鏡鏡頭的焦距等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 非常關(guān)鍵。作為生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)中的核心設(shè)備，光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)精度對(duì)檢測(cè)結(jié)果其決定性 作用。在高精度的生物醫(yī)學(xué)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的檢焦裝置提出微米量級(jí)的精度 檢測(cè)要求。
[0003] 目前高精度的光學(xué)系統(tǒng)檢焦裝置通常采用離軸式方法，當(dāng)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑 或尺寸較小時(shí)，很難進(jìn)行較好的檢焦?，F(xiàn)有的檢焦裝置主要應(yīng)用于1C制造業(yè)中光學(xué)系統(tǒng)檢 焦中，成本昂貴，操作復(fù)雜，不適用于生物醫(yī)學(xué)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)檢測(cè)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供了一種基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦裝置，具有高精 度和實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：一種基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦裝置，主 要由基于LabVIEW的光場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與檢焦控制系統(tǒng)、位移平臺(tái)系統(tǒng)、雙光柵系統(tǒng)、被測(cè)系 統(tǒng)、探測(cè)模塊和電源等模塊組成，其特征在于：從光束入射方向依次包括光源、準(zhǔn)直透鏡、第 一聚焦透鏡、毛玻璃、反射鏡、第二聚焦透鏡、第一光柵板、第二光柵、CCD;所述的第一光柵 板置于第一位移平臺(tái)上，并位于被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的物面上；所述的第二光柵置于第二位移平 臺(tái)上，并位于被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的像方平面上；所述的CCD位于第二光柵板的后方，并通過數(shù)據(jù) 接收總線與計(jì)算機(jī)相連。
[0006] 所述的光源為He-Ne激光器；
[0007] 所述的反射鏡放置成與第一光軸呈45度角，并與第二光軸也呈45度角；
[0008] 所述的第一光柵板為占空比為50%的相位型線光柵，周期為pi;
[0009] 所述的被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)在檢測(cè)時(shí)，被固定在光學(xué)系統(tǒng)固定架上；
[0010] 所述的第二光柵板為占空比為50%的相位型線光柵，周期為p2 ;
[0011] 所述的第一光柵板與所述的第二光柵板平行放置；
[0012] 所述的第一位移平臺(tái)通過數(shù)據(jù)輸出總線與計(jì)算機(jī)相連，受到計(jì)算機(jī)控制的壓電陶 瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)二維微動(dòng)，用來將第一光柵板移入被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的物面；
[0013] 所述的第二位移平臺(tái)通過數(shù)據(jù)輸出總線與計(jì)算機(jī)相連，受到計(jì)算機(jī)控制的壓電陶 瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)二維微動(dòng)，用來將第二光柵板移入被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的像面；
[0014] 所述的計(jì)算機(jī)安裝了基于LabVIEW的光場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與檢焦控制系統(tǒng)軟件，用于測(cè) 量過程控制，測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)CCD采集的干涉條紋進(jìn)行處理與分析，并控制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng) 器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0015] 一種基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0016] (1)將被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)固定在光學(xué)系統(tǒng)固定架上；
[0017] (2)首先對(duì)探測(cè)模塊進(jìn)行光瞳坐標(biāo)標(biāo)定，建立光瞳坐標(biāo)與C⑶笛卡爾坐標(biāo)系的映 射關(guān)系；
[0018] (3)調(diào)整光源、準(zhǔn)直透鏡、第一聚焦透鏡、毛玻璃、反射鏡和第二聚焦透鏡的位置， 使第二聚焦透鏡的出射光均勻穩(wěn)定；
[0019] (4)將第一光柵板安裝在第一位移平臺(tái)上，通過計(jì)算機(jī)控制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器使第 一位移平臺(tái)移動(dòng)到設(shè)定的物方視場(chǎng)點(diǎn)位置；
[0020] (5)將標(biāo)定好的探測(cè)模塊安裝在被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的像面一側(cè)，調(diào)整第二位移平臺(tái)對(duì) 第二光柵板進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)與調(diào)平；
[0021] (6)通過計(jì)算機(jī)控制第二位移平臺(tái)，將第二光柵板移動(dòng)到被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)像面附近， 利用LabVIEW軟件編寫的光場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與檢焦控制軟件，對(duì)CCD采集的干涉條紋圖進(jìn)行一 定的數(shù)據(jù)處理，計(jì)算當(dāng)前干涉條紋的功率譜，并顯示當(dāng)前功率譜分布圖；
[0022] (7)基于LabVIEW的光場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與檢焦控制系統(tǒng)軟件自動(dòng)控制第二位移平臺(tái)， 使第二位移平臺(tái)沿第二光軸方向移動(dòng)，當(dāng)數(shù)據(jù)處理分析第二光柵板達(dá)到焦點(diǎn)位置時(shí)，在計(jì) 算機(jī)上顯示、標(biāo)記并存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢焦。
[0023] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)在于：
[0024](1)本實(shí)用新型采用了基于圖像處理的自動(dòng)檢焦方法直接根據(jù)獲取的圖像分析出 條紋數(shù)，檢測(cè)速度快、精度高；
[0025] (2)本實(shí)用新型的同軸檢焦方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于操作；
[0026] (3)本實(shí)用新型基于LabVIEW的光場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與檢焦控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前 檢測(cè)的數(shù)據(jù)的功率譜，并繪制相應(yīng)的動(dòng)態(tài)曲線，便于數(shù)據(jù)保存和拓展應(yīng)用。
【附圖說明】
[0027] 圖1為基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦裝置組成示意圖。
[0028] 圖2為雙光柵同軸檢焦裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖3為第一光柵板不意圖；
[0030] 圖4為第二光柵板示意圖；
[0031] 圖5為C⑶采集的條紋示意圖1 ;
[0032] 圖6為C⑶采集的條紋示意圖2;
[0033] 圖7為C⑶采集的條紋示意圖3;
[0034] 圖8為功率譜曲線圖1 ;
[0035] 圖9為功率譜曲線圖2 ;
[0036]圖10為功率譜曲線圖3;
[0037]圖11為系統(tǒng)程序控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0039] 由圖2看出基于LabVIEW的雙光柵同軸檢焦裝置結(jié)構(gòu)包括：從光束入射方向依次 包括光源1、準(zhǔn)直透鏡2、第一聚焦透鏡3、毛玻璃4、反射鏡5、第二聚焦透鏡6、第一光柵板 7、第二光柵11、（XD13 ;所述的第一光柵板7置于第一位移平臺(tái)8上，并位于被測(cè)光學(xué)系統(tǒng) 10的物面上；所述的第二光柵11置于第二位移平臺(tái)12上，并位于被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)10的像方 平面上；所述的CCD13位于第二光柵板11的后方，并通過數(shù)據(jù)接收總線14與計(jì)算機(jī)16相 連。
[0040] 所述的光源1為He-Ne激光器；所述的反射鏡5放置成與第一光軸18呈45度角， 并與第二光軸19也呈45度角；所述的第一位移平臺(tái)8通過數(shù)據(jù)輸出總線15與計(jì)算機(jī)16 相連，受到計(jì)算機(jī)16控制的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)二維微動(dòng)，用來將第一光 柵板7移入被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)10的物面；所述的被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)10在檢測(cè)時(shí)，被固定在光學(xué)系統(tǒng) 固定架9上；所述的第二位移平臺(tái)12通過數(shù)據(jù)輸出總線15與計(jì)算機(jī)16相連，受到計(jì)