本發(fā)明涉及離軸曲面反射鏡幾何量標(biāo)定方法領(lǐng)域，特別涉及基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，離軸曲面反射鏡尤其是離軸拋物面反射鏡(簡(jiǎn)稱(chēng)離軸拋物鏡)越來(lái)越多的應(yīng)用于大口徑光學(xué)系統(tǒng)中，如空間望遠(yuǎn)鏡等?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)離軸拋物鏡多采用無(wú)像差點(diǎn)檢測(cè)方法，在檢測(cè)中需要精確標(biāo)定離軸拋物鏡的離軸量，以便消除由離軸量偏差對(duì)干涉檢測(cè)所引入的額外像差。

目前實(shí)驗(yàn)室通過(guò)鋼板尺測(cè)量光軸與離軸拋物鏡邊緣距離計(jì)算得到離軸拋物鏡離軸量，該測(cè)試方法測(cè)試精度低，不能滿(mǎn)足反射鏡高精度加工要求。在對(duì)離軸拋物鏡進(jìn)行干涉檢測(cè)時(shí)應(yīng)通過(guò)精確測(cè)量?jī)x器標(biāo)定其離軸量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有的標(biāo)定離軸拋物鏡的離軸量方法精度低的缺點(diǎn)，提供的基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的方法，包括如下步驟，

大致對(duì)準(zhǔn)調(diào)制光路步驟：完成干涉儀、第一平面反射鏡及離軸拋物鏡的大致對(duì)準(zhǔn)，大致對(duì)準(zhǔn)后通過(guò)干涉儀對(duì)離軸拋物鏡檢測(cè)，可檢測(cè)得到到干涉圖；

確定干涉儀焦點(diǎn)位置步驟：在干涉儀焦點(diǎn)位置放置設(shè)有刻畫(huà)十字線(xiàn)的第二平面反射鏡，使得第二平面反射鏡的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)與干涉儀焦點(diǎn)重合；

測(cè)定干涉儀焦點(diǎn)的位置步驟：用光柵尺與經(jīng)緯儀測(cè)定第二平面反射鏡的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)的位置，將經(jīng)緯儀放置于光柵尺上，通過(guò)經(jīng)緯儀對(duì)第二平面反射鏡的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)成像，在光柵尺上讀出此時(shí)經(jīng)緯儀在光柵尺上的位置讀數(shù)記錄為讀數(shù)1；

測(cè)定離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)位置步驟：

移動(dòng)第二平面反射鏡，使其一條鏡面邊緣線(xiàn)與離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)重合，同時(shí)將經(jīng)緯儀沿光柵尺移至對(duì)應(yīng)位置使其對(duì)移動(dòng)后的第二平面反射鏡十字線(xiàn)成像，在光柵尺上讀出此時(shí)經(jīng)緯儀在光柵尺上的位置數(shù)記錄為讀數(shù)2；

測(cè)量第二平面反射鏡十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)距離步驟：測(cè)量第二平面反射鏡十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離第二平面反射鏡一條鏡面邊緣線(xiàn)的距離，所述這一條鏡面邊緣線(xiàn)與離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)重合，該距離讀數(shù)記錄為讀數(shù)3；

計(jì)算離軸拋物鏡的離軸量步驟：離軸拋物鏡的離軸量＝(讀數(shù)2)-(讀數(shù)1)-(讀數(shù)3)。

具體地，所述離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)為離軸拋物鏡鏡面的各橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)連線(xiàn)。

具體地，所述測(cè)量第二平面反射鏡十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)距離步驟中用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

基于同一發(fā)明構(gòu)思本發(fā)明提供的基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的裝置，其特征在于包括干涉儀、第一平面反射鏡、經(jīng)緯儀、光柵尺和設(shè)有刻畫(huà)十字線(xiàn)的第二平面反射鏡、測(cè)量長(zhǎng)度儀器，它們之間的光路的光軸中心線(xiàn)處于同一平面上；

使用時(shí)，干涉儀、第一平面反射鏡、光柵尺大致對(duì)準(zhǔn)后通過(guò)干涉儀對(duì)離軸拋物鏡檢測(cè)，可檢測(cè)得到到干涉圖；

使用時(shí)，調(diào)整第二平面反射鏡的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)與干涉儀焦點(diǎn)重合，光柵尺與經(jīng)緯儀測(cè)定第二平面反射鏡的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)的位置并記錄位置讀數(shù)1，然后，第二平面反射鏡移至離軸拋物鏡鏡面特征點(diǎn)邊緣處，同時(shí)將光柵尺與經(jīng)緯儀移至對(duì)應(yīng)位置使其對(duì)移動(dòng)后的第二平面反射鏡十字線(xiàn)成像，記錄此時(shí)光柵尺與經(jīng)緯儀測(cè)定的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)所在位置并記錄位置讀數(shù)2；

使用時(shí)，測(cè)量長(zhǎng)度儀器用于測(cè)量第二平面反射鏡十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離平面反射鏡邊緣距離并記錄讀數(shù)3。

具體地，所述測(cè)量長(zhǎng)度儀器為游標(biāo)卡尺。

本發(fā)明的基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的方法及裝置，通過(guò)設(shè)有十字線(xiàn)的第二平面反射鏡找到離軸拋物鏡特征位置，如拋物面焦點(diǎn)、離軸拋物鏡鏡面邊緣位置(左、右邊緣均可)或鏡面的橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)，通過(guò)光柵尺及經(jīng)緯儀配合使用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩特征位置(離軸拋物鏡的離軸中心點(diǎn)位置和離軸拋物鏡鏡面的橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn))間距離進(jìn)行精確測(cè)量，結(jié)合游標(biāo)卡尺測(cè)量十字線(xiàn)與第二平面鏡邊緣間的距離，通過(guò)計(jì)算即可得到檢測(cè)時(shí)的離軸拋物鏡的離軸量數(shù)值，若此時(shí)測(cè)量離軸量與理論離軸量的偏差超過(guò)允許誤差上限，則調(diào)整離軸拋物鏡的位置，直至位置正確，使得測(cè)量離軸量與理論離軸量的偏差在允許誤差范圍內(nèi)，以確定干涉檢測(cè)過(guò)程中離軸拋物鏡的離軸量與理論離軸量的一致性，保證干涉測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性，為后續(xù)離軸拋物鏡的正確加工提供保障。該方法具有標(biāo)定精度高、標(biāo)定步驟簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為離軸拋物鏡鏡面干涉檢測(cè)光路示意圖；

圖2為經(jīng)緯儀測(cè)量離軸拋物鏡焦點(diǎn)位置示意圖；

圖3為經(jīng)緯儀測(cè)量離軸拋物鏡鏡面的橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)(正好是離軸拋物鏡鏡面邊緣上的點(diǎn))位置示意圖；

圖4為圖3的a向離軸拋物鏡和第二平面反射鏡示意圖。

其中，1-干涉儀，12-干涉儀焦點(diǎn)(即離軸拋物鏡的離軸中心點(diǎn)位置)，2-第一平面反射鏡，3-離軸拋物鏡，31-離軸拋物鏡鏡面的橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)(正好是離軸拋物鏡鏡面邊緣上的點(diǎn))，32-離軸拋物鏡鏡面，33-離軸拋物鏡鏡面的橫截面，4-第二平面反射鏡，5-經(jīng)緯儀，6-光柵尺，

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的方法，包括如下步驟，

大致對(duì)準(zhǔn)調(diào)制光路步驟：完成干涉儀1、第一平面反射鏡2及離軸拋物鏡3的大致對(duì)準(zhǔn)，大致對(duì)準(zhǔn)后通過(guò)干涉儀1對(duì)離軸拋物鏡2檢測(cè)，可檢測(cè)得到到干涉圖，按如圖1所示的光路圖進(jìn)行，光路的光軸中心線(xiàn)處于同一平面上；

確定干涉儀焦點(diǎn)12位置步驟：在干涉儀焦點(diǎn)12位置放置設(shè)有刻畫(huà)十字線(xiàn)的第二平面反射鏡4，使得第二平面反射鏡4的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)與干涉儀焦點(diǎn)12重合，按如圖2所示的光路圖進(jìn)行；

測(cè)定干涉儀焦點(diǎn)12的位置步驟：用光柵尺6與經(jīng)緯儀5測(cè)定第二平面反射鏡4的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)的位置，將經(jīng)緯儀5放置于光柵尺6上，通過(guò)經(jīng)緯儀5對(duì)第二平面反射鏡4的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)成像，也就是測(cè)定離軸拋物鏡的離軸中心點(diǎn)位置，在光柵尺6上讀出此時(shí)經(jīng)緯儀5在光柵尺6上的位置，也就是測(cè)定出干涉儀焦12的位置即是離軸拋物鏡的離軸中心點(diǎn)位置，讀數(shù)記錄為讀數(shù)1，為一數(shù)值，按如圖2所示的光路圖進(jìn)行；

測(cè)定離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)位置步驟：

移動(dòng)第二平面反射鏡2，使其一條鏡面邊緣線(xiàn)與離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)重合，本實(shí)施例中，鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)也就是離軸拋物鏡鏡面32的各橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)31連線(xiàn)，該頂點(diǎn)連線(xiàn)正好是離軸拋物鏡3鏡面邊緣線(xiàn)，同時(shí)將經(jīng)緯儀5沿光柵尺6移至對(duì)應(yīng)位置使其對(duì)移動(dòng)后的第二平面反射鏡4十字線(xiàn)成像，在光柵尺6上讀出此時(shí)經(jīng)緯儀5在光柵尺6上的位置數(shù)記錄為讀數(shù)2，為一數(shù)值，也就是測(cè)定出了離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)位置讀數(shù)加上第二平面反射鏡4十字線(xiàn)交叉點(diǎn)離軸拋物鏡鏡面32特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)距離的和，按如圖3所示的光路圖進(jìn)行；

測(cè)量第二平面反射鏡4十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)距離步驟：測(cè)量第二平面反射鏡4十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離第二平面反射鏡4一條鏡面邊緣線(xiàn)的距離，所述這一條鏡面邊緣線(xiàn)與離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)重合，該距離讀數(shù)記錄為讀數(shù)3，為一數(shù)值；

計(jì)算離軸拋物鏡的離軸量步驟：離軸拋物鏡的離軸量＝(讀數(shù)2)-(讀數(shù)1)-(讀數(shù)3)。

本實(shí)施例中，所述離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)為離軸拋物鏡3鏡面的各橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)31連線(xiàn)，通常離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)是指鏡面焦點(diǎn)、鏡面邊緣位置上的點(diǎn)(拋物線(xiàn)頂點(diǎn)和拋物線(xiàn)開(kāi)口端點(diǎn)均可當(dāng)做特征點(diǎn))。測(cè)量第二平面反射鏡4十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離第二平面反射鏡4一條鏡面邊緣線(xiàn)的距離時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

基于同一發(fā)明構(gòu)思本發(fā)明提供的基于光柵尺與經(jīng)緯儀標(biāo)定離軸拋物鏡離軸量的裝置，包括干涉儀1、第一平面反射鏡2、經(jīng)緯儀5、光柵尺6和設(shè)有刻畫(huà)十字線(xiàn)的第二平面反射鏡4、測(cè)量長(zhǎng)度儀器，它們之間的位置關(guān)系俯視圖如圖1，圖4為圖1的a向離軸拋物鏡3示意圖，光路的光軸中心線(xiàn)處于同一平面上；

使用時(shí)，干涉儀1、第一平面反射鏡2、光柵尺6大致對(duì)準(zhǔn)后通過(guò)干涉儀1對(duì)離軸拋物鏡3檢測(cè)，可檢測(cè)得到到干涉圖；

使用時(shí)，調(diào)整第二平面反射鏡4的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)與干涉儀焦點(diǎn)12重合，光柵尺6與經(jīng)緯儀5測(cè)定第二平面反射鏡4的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)的位置并記錄位置讀數(shù)1，然后，第二平面反射鏡4移至離軸拋物鏡3鏡面特征點(diǎn)邊緣線(xiàn)處，本實(shí)施例為離軸拋物鏡3鏡面的各橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)31連線(xiàn)處，同時(shí)將光柵尺6與經(jīng)緯儀5移至對(duì)應(yīng)位置使其對(duì)移動(dòng)后的第二平面反射鏡4十字線(xiàn)成像，記錄此時(shí)光柵尺6與經(jīng)緯儀5測(cè)定的十字線(xiàn)交叉點(diǎn)所在位置并記錄位置讀數(shù)2；

使用時(shí)，測(cè)量長(zhǎng)度儀器即游標(biāo)卡尺用于測(cè)量第二平面反射鏡4十字線(xiàn)交叉點(diǎn)距離第二平面反射鏡4一條鏡面邊緣線(xiàn)的距離，所述這一條鏡面邊緣線(xiàn)與離軸拋物鏡3鏡面的各橫截面拋物線(xiàn)頂點(diǎn)31連線(xiàn)重合，并記錄讀數(shù)3。

依據(jù)本發(fā)明的方法標(biāo)定了一離軸拋物鏡離軸量，得到光柵尺讀數(shù)1為100.5mm；光柵尺讀數(shù)2為520.8mm；游標(biāo)卡尺讀數(shù)3為30.6mm，則離軸拋物面離軸量＝讀數(shù)2-讀數(shù)1-讀數(shù)3，即離軸拋物面離軸量為389.7mm。

若此時(shí)測(cè)量離軸量與理論離軸量的偏差超過(guò)允許誤差上限，則調(diào)整離軸拋物鏡的位置，直至位置正確，使得測(cè)量離軸量與理論離軸量的偏差在允許誤差范圍內(nèi)，以確定干涉檢測(cè)過(guò)程中離軸拋物鏡的離軸量與理論離軸量的一致性，保證干涉測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性，為后續(xù)離軸拋物鏡的正確加工提供保障。