自准直平行光管
为了满足各客户对光斑的特殊要求，我公司专门开发、设计此日成自准直平行光管。
该产品具有发散度小、平行度高和光斑分布均匀的特点。
在使用的过程中，打出一个清晰、明亮的实心的点状光斑，起到了准确标线定位的作用。
日成自准直平行光管主要应用于：精密仪器，超精密仪器的测量和检测。
例如小角度测量，平行平板平面度的测量，仪器的安装于校正有很大作用。
输出波长：635nm 650nm 660nm 808nm 980nm
输出功率：635nm 0.5～15mw
650nm 0.5～150mw
660nm 0.5～170mw
808nm 100～3000mw
980nm 50～1500mw
工作电压： 2.7~6V DC
工作电流：≤5500mA
光束发散度：0.02mrad
光线直径：≤Φ20mm；Φ30mm；Φ35mm；Φ40mm
光学透镜：光学镀膜玻璃
尺寸：Φ24×95mm；Φ35×150mm；Φ45×158mm；Φ55×160mm 工作温度：－10～40℃
储存温度：－40～85℃
激光等级：Ⅲb
gl。
试验一平行光管调校
实验一 平行光管调校一． 实验目的1. 了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
2. 了解利用自准直法、五角棱镜法调校平行光管的原理，并熟练掌握它们的调校方法。
3. 分析自准直法、五角棱镜法的调校误差，并比较这两种方法的优缺点。
二． 测量原理和方法平行光管是最基本的测试设备，用来提供无限远的目标或给出一束平行光。
其外貌如图1所示。
平行光管使用时，因测试的需要，常常要换上不同的分划板（平行光管常用分划板如图2所示），每次更换后都必需对平行光管进行调校。
包括两个方面的调校，1.纵向调校，其目的是使平行光管分化板的刻线面准确地调整到平行光管物镜的焦面位置上。
2.横向调校，其目的是调整十字分划板中心在平行光管主光轴上。
图 1 平行光管外貌1. 纵向调校。
调整分划板座的中心使其位于平行光管的主光轴上，且使分划板严格位于物镜的焦平面上。
实现该调校方法很多，这里只介绍最常见的两种方法：自准直法和五角棱镜法。
（1）自准直法将待调校的平行光管的分划板座上装上一十字分划板，并在该分划板后面配置一自准直目镜，这时由平行光管和自准直目镜一起构成自准直望远镜。
调校时，在平行光管物镜前放置一个平面度良好的平面反射镜，如图3所示。
人眼通过自准直目镜观察分划板和由平面镜反射回来的分划板的像，当人眼判断分划板和分划板的像在纵向（即平行光管的分划板图2十字分划板)(a 号鉴别率板2)(b 玻罗板)(e 号鉴别率板3)(c 星点板)(d 插头变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.1光轴方向）一致时，则认为平行光管已调校好。
4-平行光管分划板 5-自准直目镜（2）五角棱镜法不同方向入射的光线，经五角棱镜后，其出射光线相对于入射光线转折90°。
五角棱镜法即是利用这一特点对平行光管进行调校的，调校原理如图4所示。
将五角棱镜放置在平行光管物镜前的工作台上，五角棱镜可在工作台上平滑地移动。
2秒平行光管说明书
一、用途：内调焦平行光管是一种具有多种用途的，使用方便的光学检调仪器。
它可以作为自准直光管和可调焦望远镜使用。
因此它广泛地应用于光学实验室和光学车间作为检验和调整工具。
例如：用来检验长导轨的“直线度”基面之间的“垂直度”，平面之间的“平行度”，孔径之间的“同轴度”等等。
二、主要数据：（1）光学规格望远物镜：焦距：f∞=576.8mm口径：D=Ф75.2mm视场角：2ω=2°分辨率角：1″测微目镜：焦距：f=16.7mm放大倍率：Γ=15x视场角：2ω=40°转向棱镜：倍率：1x（2）结构性能测量精度：当用作自准直光管时精度优于1″当用作内调焦望远镜时，检验孔径间同轴性精度（在米范围内）为0.01mm，即2″精度观测范围：-1050mm～-∞；+∞～2000mm，其余为盲区。
测微目镜手轮分度值：0.01mm，代表光束角度为4″(f∞=576.8mm时)调节范围：俯仰角：±4°周视角：±4°升降移动：48mm水平移动：44mm光源：白光LED瞄准用激光光源三、工作原理：图一光学系统图一所示，由光源（1）发出的光束经过聚光镜（2）及反射棱镜（3）均匀地照明球面反射镜（4），球面反射镜上镀以铝全反膜并刻去十字形膜层，当调焦物镜（5）被调在无穷远位置时，十字线恰好位于物镜系统（5），（6）的焦平面上，因而此时由十字线射出的光速通过物镜系统后，以平行光束射出，光束被反射面（7）（欲测物）反射回来后又通过物镜系统将十字线的像成在球面反射镜的镀铝面，通过平面反射镜（8）及转向物镜（9），在测微目镜（11）的分划板（10）上人们可以观察到十字线及其反射像的重合程度，偏离值可在测微目镜的视场及测微手轮上读出。
调焦镜（5）可前后移动，使不同距离的目标成像于球面反射镜上，不仅能观察到仪器前方的实像，还能观察到仪器后方的虚目标。
四、结构说明：仪器由两部分组成：内调焦平行光管和调整架。
光学测试技术-第2章-光学准直与自准直技术1
(-z-)--z处的光斑半径（光强下降到光斑中心光强的
1/ e处2 的光斑半径； ----激光波长； --n--传播空间的折
射率，在大气中传输时取为1。
第一节 激光束的准直与自准直技术
其中
2
(
z)
02
1
z 02n
2
（1）束腰处的波阵面为平面，此时 R(0) （取束腰位于
坐标原点），则有：
q0
与望远镜视放大率有关，此外还和高斯光束结构参数
（ 10,）z1 有关。增大 （z束1 腰远离望远镜 ）L，1 压缩比
也增大，光束准直性将更好些。
第一节 激光束的准直与自准直技术
总结：望远镜两透镜的距离为 D f1，f2其 中
f2 f1
如果有一高斯分布的激光光束，其发散角为 ，从左方
入射到倒置的望远系统，出射后的发散角 f1
第一节 激光束的准直与自准直技术
由于激光具有极好的方向性，一个经过准直的连续输出的 激光束，可以认为是一条粗细几乎不变的直线。因此可以用 激光束作为空间基准线，这样的激光准直仪能够测量直线度、 平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
激光准直仪和平行光管、经纬仪等一般的准直仪相比， 具有工作距离长，测量精度高和便于自动控制、操作方便等 优点，可以广泛地用于隧道开凿、管道铺设、高层建筑建造、 造桥、修路、开矿以及大型设备的安装、定位等。
（例如中心斑直径 70m , 保持约1m范围内光强分布基本不变）
这一特点，在测量上可有许多用途。
图示为用于测量物 体表面轮廓的一个
扫描反射镜
CCD相机
例子。准直激光束
通过轴锥镜成为近
似的零阶贝塞尔光 束，经扫描反射镜。 光束在被测表面扫 一条细亮线。
常用检测工具
(a)十字分划板
(b)2号鉴别率板 (c)３号鉴别率板
12 1 6
45 5 10
(d )星点板
16 21
21 22
20 25 24 25
(e)玻罗板
（2）长焦距平行光管 物镜焦距可达50m，物镜和分划板应放置在没有任何振 动旳坚实构架上。 主要用于测距仪旳调整。 平行光管物镜焦距越长，调整旳误差就越小。
（一）高斯式自准直目镜（高斯目镜）
如图所示：光源经与光轴成45角放置旳分束镜反射反射 照明分划板，它经物镜成像在无限远，再经平面反射 镜反射回来，又在分划板上生成其本身旳像。成像光 线透过分束镜射向目镜，眼睛经过目镜观察，既可看 到分划板上刻线旳同步又可看到刻线旳自准像。
平面镜
物镜 分划板
分束镜
光源
❖ 平行光管还附有一只高斯目镜和一块反射镜。
❖ 平行光管种类 （1）常用平行光管：
物镜（胶合、非胶合、球面反射镜） 焦距：500～2023mm 主要用于检定望远仪器旳辨别率及视差旳调整。 550型平行光管如图
2
4
56
7
1 3 1.物镜组 2.十字旋手 3.底座 4.镜管
8
5.分划板调节螺钉 6.照明灯座 7.变压器 8.插头
F
x
前置镜
❖ 调校时，为防止五棱镜移动不平稳而使平行光管分划刻 线像发生上下移动，并由此引入对准误差，要求五棱镜 平滑移动。
❖ 本措施旳特点是将纵向调焦变为横向对准。由此引起旳 调焦误差与消视差法调焦误差相当，因为两种措施都是 观察目旳像（这里是平行光管分划刻线像）在前置镜分 划板上旳横向偏移，所不同旳仅是消视差法是眼睛在出 瞳面上摆动，而五角棱镜法是五角棱镜在光束截面内摆 动。
HC1000型 大口径自准直平行光管
HC1000型大口径自准直平行光管产品简介：平行光管由一组经过像差、色差和畸变优化设计的物镜、位于物镜焦平面的分划板和照明光源构成。
本机采用了专门设计的大口径长焦距消色差物镜设计，焦距覆盖了1米、1.5米和1.9米三种规格，图像传感器则选用了多种高分辨率探测器，最大可选靶面可覆盖36mm×24mm像方视场，结合专门设计的测量软件，适用于多种光学测量应用。
适用范围：本机适合于要求极高测量精度的应用场合，如航空航天、高精度光学系统装配等，同时也是各省市计量机构、高等院校和科研院所作为基准角度参考器具的理想选择。
应用场合：1、实验室基准角度器具;2、精密旋转台检测;3、航空航天;4、光学产品装配及调整;5、精密机械安装定位;6、计量机构;7、机械产品直线度、平面度、垂直度、平行度等精度保障;8、物理及光学实验室;性能特点：●大口径长焦距物镜;●超大靶面高分辨率图像传感器;●支持用户自定义配置;●集成测量分划板的实时视频影像;●全数字信号处理;●丰富的测量配附件及软件;技术指标：标准配置：1、主机2、反射镜3、电源4、随机文件可选附件：1、二维可调底座二维调整底座与本自准直仪配合使用，可在水平和俯仰独立大范围精密调整，并提供标准三脚架安装接口。
²配合本系列准直仪使用²中心高度：105mm²调整范围：水平和垂直各±3°²安装孔：2³φ8mm + 1个1/4安装孔²提供三脚架接口²底座尺寸：164mm(L) X 111mm(W)·配合全系列准直仪使用·中心高：82.5mm·底座尺寸：130(L)³90(W) mm·安装孔：无·角度调整范围：水平及垂直各±3°2、专用三脚架专用三脚架专为本自准直仪系列产品设计，具有稳定度高，调整范围大的特点，可配合全系列自准直仪产品使用。
自准直仪试验报告
实验报告实验名称：自准直仪测直线度误差*****李常业自准直仪测直线度误差一、实验目的：①了解自准直测量原理②了解自准直仪的光路原理与测微原理，③了解并掌握自准直仪测量直线度的方法及数据处理。
二、实验原理：⑴自准直测量原理：①平行光管原理如上图所示，当位于物镜焦面上的分划板被光源照亮后，从分划板上发出的光，经过物镜后，即形成平行光，这样的光学系统结构，就叫做平行光管。
其工作原理如下为：十字线与其倒像之间将错开距离t为：=⋅tan2t fαt---称为偏离量当α很小时，2=t fα⑵应用自准直光管的工作原理，再加上测微机构而设计制造的计量仪器，被称之为自准直仪。
自准直仪的光路原理如下：1-光源；2-滤光片；3-分划板；4-立方直角棱镜； 5、6-反射镜；7-物镜；8-体外反射镜；9-固定分划板；10-活动分划板； 11-目镜； 12-测微螺杆；13-测微鼓轮求偏离量t:当反射镜8严格垂直于光轴时，十字线成像在固定分划板9的正中央，目镜视场如若反射镜8对光轴有一微小倾角α ，则十字线像将产生偏离，偏离量t 由自准直原理可得仪器的f 物为400mm ，测微螺杆12的螺距和固定分划板9上刻线的分度间隔都是0.4mm ，即测微螺杆每转一圈，活动分划板10上的长刻线在固定分划板9的刻度上移动一格，其对应的反射镜的倾角α为： 0.41224002000t f α===⨯物弧度 测微螺杆12同轴相连的测微鼓轮13上有100格圆周刻度，每格代表反射镜的倾角α为0.005/1000弧度。
⑶自准直仪结构图如下：tan 22t f f αα=≈⋅物物1-测微鼓轮；2-活动分划板；3-目镜；4-固定分划板；5-定位螺钉；6-十字线分划板（带保护玻璃）；7-滤光片；8-光源；9-立方直角棱镜；10、11-体内反射镜；12-物镜；13-体外反射镜三、实验步骤：仪器安装调试：将自准直仪安装在稳固可靠的位置，将反射镜装在桥板上，使桥板跨角处在分段的第1和第2点处。
第二章自准直仪-文档资料
2、两内表面平行度的测量 图2-15为测量两内表面的平行度示意图。
31
图2-13 测量两端面平行度之一
1—平直度检查仪； 2—反射镜
两次读数之差，即为两端面的平行度误差。
32
图2-14 测量两端面平行度之二
1—平直度检查仪；2—反射镜
缺 点: 是结构比较复杂，亮度损失较大（介于前两者之 间）。
12
图2-5 双分划板型光学系统 1-物镜；2-指示分划板；3-立方直角棱镜；4-刻度分划板
若平面反射镜对光轴有偏转，将引起自准直像偏离十字 线，由测微机构测出其偏离量，即可得出反射镜对光轴的偏 转角。
13
第三节 HYQ—03型自准直仪
17
（二）测微原理
仪器的f物为400mm，测微螺杆12的螺距和固定分划 板9上刻线的分度间隔都是0.4mm，即测微螺杆每转一圈， 活动分划板10上的长刻线在固定分划板9的刻度上移动一 格，其对应的反射镜的倾角α为：
t
0.4
1
弧度
2f物 2400 2000
18
和测微螺杆12同轴相连的测微鼓轮13上有100格圆周 刻度，每格代表反射镜的倾角α为0.005/1000弧度。
图中1~4组成了测微目镜部件，测量前可松开定位螺钉 5，由于两锥孔在圆周上互成90o ，可使整个目镜头就可精 确地转过90o。
（三）体外反射镜结构 体外反射镜是仪器的重要组成部分。 如图2—10所示 调整三个调节螺钉6将反射镜调整到严格垂直于镜座面
的位置上。
21
图2-9 平直度检查仪结构
1-测微鼓轮；2-活动分划板；3-目镜；4-固定分划板；5-定位螺钉； 6-十字线分划板（带保护玻璃）；7-滤光片；8-光源；9-立方直角棱镜；
常用检测工具
平行光管种类 （1）常用平行光管： 物镜（胶合、非胶合、球面反射镜） 焦距：500～2000mm 主要用于检定望远仪器的分辨率及视差的调整。 550型平行光管如图
2
4
5
6
7
1
8 3
1.物镜组 2.十字旋手 3.底座 4.镜管 5.分划板调节螺钉 6.照明灯座 7.变压器 8.插头
a
a
分划板 照明棱镜
（二）阿贝式自准直目镜（阿贝目镜）
阿贝目镜的分划板形式之一如图所示，分划板的中心 位于光轴上，透光十字线与十字刻线对称位于此中心 的两侧，如果平面镜垂直于光轴，从目镜将看到亮十 字线自准像中心与十字刻线中心重合，图中虚线表示 照明棱镜的位置。
a
a
分划板 照明棱镜
阿贝目镜的特点是射向平面镜的光线不能沿其法线入 射，否则看不到亮十字线像。阿贝目镜大大改善了像 的对比度，且目镜结构紧凑，焦距较短，容易做成高 倍率的自准直仪。 主要缺点是直接瞄准目标时的视轴（十字刻线中心与 物镜后节点连线）与自准直时平面镜的法线不重合， 且视场部分被遮挡。
一、平行光管（准直仪） 作用 提供无限远的目标或给出一束平行光。 组成 望远物镜(或照相物镜）和安置在物镜 焦面上的分划板。 物镜和分划板由镜筒连接在一起，焦距1000mm以上的 平行光管一般都带有伸缩筒，分划板装在伸缩筒一端， 另一端滑配合装入大镜筒内，伸缩筒的滑动量即分划 板离开焦面的距离，该距离可由伸缩筒上的刻度给出， 移动伸缩筒即能给出不同远近距离的分划像（目标）。
平面镜
物镜
分划板
分束镜
光源
目镜
（一）五棱镜法调校平如何，出射光线总是相对于它的入射光线折转 90°，即始终互相垂直，五棱镜法正是利用这个特 点来达到准确调校的目的。调校原理如图所示：
《自准直仪》PPT课件
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5
第二节 自准直仪的三种基本光学系统
自准直仪通常由三部分组成:
1.体外反射镜 2.物镜光管部件 3.测微目镜部件 由于分划板和各个光学元件的位置、结构不同，自 准直仪有以下三种基本光路。
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6
一、高斯型自准直仪
（一）光路原理 如图2—3所示，
如果反射镜严格与光轴垂直，则十字线在分划板上所 成的像与原来的十字线完全重合。若反射镜有一微小转角 α ，则十字线 的像将偏离原来的十字线，其偏离量的大小 可 从测微目镜6中读出。
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和测微螺杆12同轴相连的测微鼓轮13上有100格圆周 刻度，每格代表反射镜的倾角α为0.005/1000弧度。
当十字线像偏离刻度“10”时，如图2—7（b）,可转 动测微鼓轮13，使长刻线再次夹在十字线象的正中如图 2—7（c）。长刻线移动的距离，即十字线象的偏离量。
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二、仪器基本结构
第二章 自 准 直 仪
学习目标:
1.熟悉自准直测量原理； 2.了解自准直仪的三种基本光学系统； 3.熟悉平直度检查仪的光路原理与测微原理， 在此基础上，了解光电自准直仪和激光准直仪的 基本工作原理； 4.结合实训，掌握平直度检查仪的操作使用。
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1
仪器用途:
自准直仪是一种光学测角仪器它是利用光学自准 直原理来观测目标位置的变化，广泛应用于直线度和 平面度的测量。
图2—2为自准直光管的工作原理:
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图2-2 自准直光管的工作原理
十字线与其倒像之间将错开距离t为：
tf tan 2
t---称为偏离量 当α很小时，
t 2f
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4
平行光管及透镜焦距测量实验
课程名称：应用光学实验项目名称：平行光管及透镜焦距测量实验的毛玻璃组成。
由于分划板置于物镜的焦平面上,因此,当光源照亮分划板后，分划板上每一点发出的光经过透镜后，都成为一束平行光。
又由于分划板上有根据需要而刻成的分划线或图案，这些刻线或图案将成像在无限远处。
这样,对观察者来说，分划板又相当于一个无限远距离的目标。
图1.1 平行光管的结构原理图根据平行光管要求的不同，分划板可刻有各种各样的图案。
图1.2是几种常见的分划板图案形式。
图1.2(a)是刻有十字线的分划板，常用于仪器光轴的校正；图1.2(b)是带刻度分划的分划板，常用在距离测量上；图1.2(c)是中心有一个小孔的分划板，又被称为星点板；图1.2(d)是鉴别率板，它用于检验光学系统的成像质量。
鉴别率板的图样有许多种，这里只是其中的一种；图1.2(e)是带有几组一定间隔线条的分划板，通常又称它为玻罗板，它用在测量透镜焦距的平行光管上。
图1.2分划板的几种形式用平行光管法测量凸透镜焦距的光路图如图1.3所示，由光路图1.3的几何关系可知：图1.3平行光管法测量凸透镜焦距光路图tanφ=y′f0′(1)tanφ1′=y′f x′(2)φ=φ′=φ1=φ1′(3)y f0′=y′f x′(4)镜f x=y′yf0′(5)其中o f 为平行光管物镜焦距，y为玻罗板上线对的长度，'y为用CCD采集得到的玻罗板上线对像的距离。
本实验中实际测量凸透镜焦距和凹透镜焦距的光路图如图1.4、图1.5和图1.6所示。
图1.4凸透镜焦距测量光路图图1.5凹透镜成像规律图1.6凹透镜焦距测量光路图如图1.6所示，平行光管将物y发出的光线准直，准直光经过待测凹透镜时会在f x′焦平面上成一虚像，这个虚像可作为自准直透镜组的虚物再次成像在相机上，即像y′。
测量凹透镜焦距需要将一自准直透镜组与待测凹透镜组成伽利略望远系统，通过测量CCD中采四、实验内容与步骤：要求：简要列出实验要求的内容和主要步骤。