離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)裝調(diào)檢測領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 離軸拋物面鏡是應(yīng)用比較廣泛的光學(xué)元件，主要是因?yàn)樗軌騑簡單的形式產(chǎn)生 無中屯、遮攔的平行光束。它的缺點(diǎn)是裝調(diào)非常困難，它不是旋轉(zhuǎn)對稱曲面，相當(dāng)于在旋轉(zhuǎn)對 稱曲面當(dāng)中截取了一部分，所W只有虛擬的回轉(zhuǎn)光軸，使得W往常規(guī)的同軸穿屯、方法無法 實(shí)現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整，從而無法保證離軸系統(tǒng)的裝調(diào)精度，更無法保證離軸系 統(tǒng)的成像質(zhì)量。離軸光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)的核屯、問題是離軸反射鏡的關(guān)鍵參數(shù)的確定，而離軸反 射鏡關(guān)鍵參數(shù)的確定又正是工程實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)。
[0003] 現(xiàn)有離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定方法：
[0004] 方法1 ;如圖1所示，將刀口儀放置在離軸拋物面鏡的焦點(diǎn)F位置，利用平面反射 鏡形成自準(zhǔn)直光路。直接使用卷尺近似測量出離軸量，再用卷尺近似測量焦點(diǎn)到拋物面鏡 的直線距離，使用勾股定理算出離軸角。
[000引此方法的缺點(diǎn)：
[0006] 1、卷尺精度一般為毫米量級(jí)，使用其進(jìn)行測量無法達(dá)到高精度的微米量級(jí)；
[0007] 2、無法準(zhǔn)確定位的拋物面相關(guān)幾何位置，卷尺只能進(jìn)行近似測量，累積誤差也為 毫米量級(jí)，無法到達(dá)高精度的檢測要求；
[000引 3、接觸式測量易劃傷鏡面。
[0009] 方法2 ;如圖2所示，將經(jīng)紳儀大地水平放置在離軸拋物面鏡的焦點(diǎn)位置，利用平 面反射鏡形成自準(zhǔn)直光路。通過經(jīng)紳儀瞄準(zhǔn)離軸鏡的上下邊緣，測量其相應(yīng)角度，兩角度和 的一般即為離軸角的大小。再使用卷尺測量離軸鏡焦點(diǎn)到其鏡面中點(diǎn)的距離，結(jié)合勾股定 理算出離軸量。
[0010] 此方法的缺點(diǎn)：
[0011] 1、離軸角的測量雖然較為準(zhǔn)確，但經(jīng)紳儀、離軸鏡與平面反射鏡必須都W大地水 平為基準(zhǔn)，自準(zhǔn)直光路搭建較為困難。
[0012] 2、離軸量的測量還是使用卷尺結(jié)合公式計(jì)算的間接方法，精度為毫米量級(jí)，無法 達(dá)到微米級(jí)的高精度要求。
[0013] 3、接觸式測量易劃傷鏡面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)即離軸量、離軸角測量精度低，易劃 傷離軸拋物面鏡的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種有效實(shí)現(xiàn)離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定的系 統(tǒng)及方法。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：
[0016] 離軸拋物面鏡的關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)，其特殊之處在于；包括第一光路、第二光路、 第=光路、第四光路W及第五光路；
[0017] 所述第一光路包括激光干設(shè)儀10、平面反射鏡7、基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干設(shè)儀10發(fā)出的匯聚光束焦點(diǎn)與離軸拋物面鏡6焦點(diǎn)完全重合，所述激光干設(shè) 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過離軸拋物面鏡6反射后垂直入射在平面反射鏡7上并沿原路返回；所 述基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5放置在激光干設(shè)儀10匯聚光束焦點(diǎn)和離軸拋物面鏡6的原光軸的交匯 處，基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5與激光干設(shè)儀10對貓眼；
[0018] 所述第二光路的結(jié)構(gòu)為：在第一光路的基礎(chǔ)上架設(shè)第一經(jīng)紳儀1，第一經(jīng)紳儀1與 平面反射鏡7自準(zhǔn)直，并與基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5穿屯、；
[0019] 所述第=光路的結(jié)構(gòu)為；將第二光路中的平面反射鏡7移除，并架設(shè)第四經(jīng)紳儀4 和帶光柵尺11的導(dǎo)軌12,第四經(jīng)紳儀4與第一經(jīng)紳儀1打?qū)︾R，保證第四經(jīng)紳儀4與第一 經(jīng)紳儀1的光軸垂直；帶光柵尺11的導(dǎo)軌12與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直；導(dǎo)軌12的滑塊 端面上粘貼一塊小平面反射鏡13,用第四經(jīng)紳儀4監(jiān)視小平面反射鏡13的自準(zhǔn)直反射像的 運(yùn)動(dòng)軌跡來調(diào)整導(dǎo)軌12的位置，直至通過第四經(jīng)紳儀4觀察小平面反射鏡13的自準(zhǔn)直反 射像的偏移量為零，固定導(dǎo)軌12的位置；
[0020] 第四光路的結(jié)構(gòu)為；移除第=光路中小平面反射鏡13,并在滑塊上架設(shè)第二經(jīng)紳 儀2,使得第二經(jīng)紳儀2與激光干設(shè)儀10發(fā)出經(jīng)離軸拋物面鏡6反射后的平行光束自準(zhǔn)直 并與離軸拋物面鏡6的中屯、和基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5穿屯、；
[0021] 第五光路的結(jié)構(gòu)為；移除第四光路中的激光干設(shè)儀10,并在原位置放置第=經(jīng)紳 儀3,第=經(jīng)紳儀3通過基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5和離軸拋物面鏡6與第二經(jīng)紳儀2自準(zhǔn)穿屯、。
[0022] 上述小平面反射鏡13的平行度為2"。
[0023] 離軸拋物面鏡的關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定方法，其特殊之處在于；包括W下步驟：
[0024] 1】搭建第一光路：
[0025] 所述第一光路包括激光干設(shè)儀10、平面反射鏡7、基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干設(shè)儀10發(fā)出的匯聚光束焦點(diǎn)與離軸拋物面鏡6焦點(diǎn)完全重合，所述激光干設(shè) 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過離軸拋物面鏡6反射后垂直入射在平面反射鏡上并沿原路返回；所述 基準(zhǔn)十字祀5放置在激光干設(shè)儀10匯聚光束焦點(diǎn)和離軸拋物面鏡的原光軸的交匯處，基準(zhǔn) 十字祀標(biāo)5與激光干設(shè)儀10對貓眼；
[0026] 2】架設(shè)第一經(jīng)紳儀1與平面反射鏡7自準(zhǔn)直，并與基準(zhǔn)十字祀標(biāo)5穿屯、，保證第一 經(jīng)紳儀1光軸和離軸拋物面鏡6原光軸重合，即經(jīng)紳儀1光軸代表原光軸；
[0027] 3】利用激光干設(shè)儀軟件標(biāo)示出離軸拋物面鏡的中屯、A并移除平面反射鏡；
[002引 4】架設(shè)第第四經(jīng)紳儀4和帶光柵尺的導(dǎo)軌，并使第四經(jīng)紳儀與第一經(jīng)紳儀1打?qū)?鏡，保證第四經(jīng)紳儀4與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直；
[0029] 5】調(diào)整帶光柵尺的導(dǎo)軌，使得帶光柵尺的導(dǎo)軌與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直即帶光 柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)紳儀4的光軸平行：
[0030] 在導(dǎo)軌的滑塊端面上粘貼一塊小平面反射鏡并前后移動(dòng)滑塊，用第四經(jīng)紳儀4監(jiān) 視小平面反射鏡的自準(zhǔn)直反射像的運(yùn)動(dòng)軌跡來調(diào)整導(dǎo)軌的位置，直至通過第四經(jīng)紳儀4觀 察小平面反射鏡的自準(zhǔn)直反射像的偏移量為零，固定導(dǎo)軌的位置，此時(shí)帶光柵尺的導(dǎo)軌與 第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直即帶光柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)紳儀4的光軸平行；
[0031] 6】移除小平面反射鏡，在滑塊上架設(shè)第二經(jīng)紳儀2并前后移動(dòng)滑塊，使得第二經(jīng) 紳儀2與激光干設(shè)儀發(fā)出經(jīng)離軸拋物面鏡反射后的平行光束自準(zhǔn)直并與離軸拋物面鏡的 中屯、A和基準(zhǔn)十字祀標(biāo)穿屯、，保證第二經(jīng)紳儀2的光軸與離軸拋物面鏡的光軸重合，即第二 經(jīng)紳儀2的光軸代表離軸拋物面鏡的光軸；
[0032] 7】移除激光干設(shè)儀，在原位置放置第=經(jīng)紳儀3,第=經(jīng)紳儀3通過基準(zhǔn)十字祀標(biāo) 和離軸拋物面鏡與第二經(jīng)紳儀2自準(zhǔn)穿屯、，保證第=經(jīng)紳儀3與激光干設(shè)儀的光軸重合，也 就是與第二經(jīng)紳儀2光軸重合，也就代表了離軸拋物面鏡的光軸；此時(shí)第二經(jīng)紳儀2與第= 經(jīng)紳儀3打?qū)︾R，能夠測量離軸拋物面鏡的離軸角2(p;
[0033] 8】首先在帶光柵尺的導(dǎo)軌上將第二經(jīng)紳儀2所在位置標(biāo)記為零點(diǎn)，然后移動(dòng)第二 經(jīng)紳儀2,直到第二經(jīng)紳儀2和第一經(jīng)紳儀1自準(zhǔn)直并穿屯、，此時(shí)記錄第二經(jīng)紳儀2在光柵 尺上移動(dòng)的距離即為離軸拋物面鏡的離軸量h;
[0034] 9】得到了離軸拋物面鏡的離軸量h和離軸角2(p通過公式計(jì)算即可獲得其焦距 f：
[0035]
[0036] 上述小平面反射鏡的平行度為2"。
[0037] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：
[003引