測量離軸拋物面主反射鏡離軸量和離軸角的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)裝配領(lǐng)域，涉及一種測量裝置及測量方法，尤其涉及一種測量離軸拋物面主反射鏡離軸量和離軸角的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離軸反射鏡相比同軸反射鏡來說多了兩個(gè)重要指標(biāo)，分別是離軸量以及離軸角，這兩個(gè)指標(biāo)反映了離軸反射鏡相對母鏡光軸的偏離量，也就是離軸反射鏡相對于系統(tǒng)光軸的偏移量。根據(jù)離軸光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，主鏡通常口徑較大，且通常采用拋物面形式。對于大口徑離軸反射鏡，由于其自身口徑較大，如果采用母鏡分離的切割方式進(jìn)行加工，則母鏡的口徑將會(huì)更大且加工難度更大，因此對于大口徑主鏡加工通常采用單個(gè)零件加工的方式。單個(gè)零件加工的方式對于離軸量和離軸角的加工誤差較大，會(huì)使得離軸拋物面主反射鏡在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的初始定位精度較低。離軸光學(xué)系統(tǒng)由于自由度較多，使得計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)過程中的變量較多，如果初始定位精度太低，使得線迭代方程不收斂，從而難以解出離軸光學(xué)系統(tǒng)的失調(diào)量。因此如何精確測量離軸拋物面主反射鏡的離軸量以及離軸角、實(shí)現(xiàn)離軸拋物面主反射鏡在系統(tǒng)中高精度的初始定位對于離軸光學(xué)系統(tǒng)的裝配是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可對離軸反射鏡的離軸量和離軸角進(jìn)行精確測量的系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種測量離軸拋物面主反射鏡離軸量和離軸角的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括光軸標(biāo)桿A、光軸標(biāo)桿B、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C、干涉儀、平面反射鏡以及小平面鏡；所述自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、光軸標(biāo)桿A、光軸標(biāo)桿B以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B依次處于同一光軸上；所述自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C處于同一光軸上；待測離軸反射鏡置于自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C之間；所述小平面鏡貼附在待測離軸反射鏡上；所述干涉儀的焦點(diǎn)與待測離軸反射鏡的焦點(diǎn)重合；所述干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)待測離軸反射鏡反射后形成反射光；所述平面反射鏡置于反射光所在光路上。
[0005]上述小平面鏡置于待測離軸反射鏡與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C之間并貼附在待測離軸反射鏡上。
[0006]上述干涉儀的焦點(diǎn)與待測離軸反射鏡的焦點(diǎn)重合并位于自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、光軸標(biāo)桿A、光軸標(biāo)桿B以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B所在的光軸上。
[0007]上述自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C的精度均優(yōu)于0.5 ”。
[0008]—種基于如上所述的測量離軸拋物面主反射鏡離軸量和離軸角的系統(tǒng)的測量方法，其特殊之處在于:所述方法包括以下步驟:
[0009]I)由光軸標(biāo)桿A以及光軸標(biāo)桿B確定了基準(zhǔn)光軸；
[0010]2)自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與基準(zhǔn)光軸穿心，使自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與基準(zhǔn)光軸重合；
[0011 ] 3)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B旋轉(zhuǎn)90度，與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C對鏡，自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C的光軸與基準(zhǔn)光軸成90度夾角，將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C旋轉(zhuǎn)90度與基準(zhǔn)光軸重合；
[0012]4)將干涉儀、平面反射鏡以及待測離軸反射鏡按前述的位置關(guān)系置于系統(tǒng)中形成無像差點(diǎn)面形檢測光路，其中干涉儀的焦點(diǎn)與待測離軸反射鏡的焦點(diǎn)重合，干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)過待測離軸反射鏡反射后成為平行光，經(jīng)平面反射鏡反射后與干涉儀的參考光發(fā)生干涉，得到待測離軸反射鏡的面形數(shù)據(jù)；
[0013]5)平面反射鏡的方位及俯仰通過自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C進(jìn)行定位，調(diào)節(jié)平面反射鏡，使平面反射鏡與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C自準(zhǔn)直，此時(shí)平面反射鏡的光軸與基準(zhǔn)光軸平行；
[0014]6)調(diào)整無像差點(diǎn)面形檢測光路時(shí)，將干涉儀的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)在基準(zhǔn)光軸線上，保證經(jīng)待測離軸反射鏡反射后的光與基準(zhǔn)光軸平行；
[0015]7)調(diào)節(jié)待測離軸反射鏡的方位及俯仰，使待測離軸反射鏡的光軸與基準(zhǔn)光軸重合；
[0016]8)通過測量待測離軸反射鏡中心與基準(zhǔn)光軸之間的距離即可得到離軸反射鏡的咼軸量大小；
[0017]9)調(diào)節(jié)自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C，使自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C與待測離軸反射鏡后的小平面鏡自準(zhǔn)直，自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C轉(zhuǎn)過的角度為待測離軸反射鏡的離軸角大小。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明基于無像差點(diǎn)法檢測離軸拋物面主反射鏡的光路原理，通過設(shè)置基準(zhǔn)光軸并進(jìn)行空間基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)了離軸量以及離軸角的精確測量，為主反射鏡在離軸光學(xué)系統(tǒng)中的精確初始定位提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所提供的測量離軸拋物面主反射鏡離軸量和離軸角的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明所采用的光軸標(biāo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:
[0022]1-光軸標(biāo)桿A ；2-光軸標(biāo)桿B ；3-自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A ;4_自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B ;5_自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C ;6_干涉儀；7_平面反射鏡；8_待測離軸反射鏡；9_小平面鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種測量離軸拋物面主反射鏡的系統(tǒng)及方法，如圖1所示，該系統(tǒng)包括光軸標(biāo)桿Al、光軸標(biāo)桿B2、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A3、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B、自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C、干涉儀、平面反射鏡以及小平面鏡；自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、光軸標(biāo)桿A、光軸標(biāo)桿B以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B依次處于同一光軸上；自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C處于同一光軸上；待測離軸反射鏡置于自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C之間；小平面鏡貼附在待測離軸反射鏡上；干涉儀的焦點(diǎn)與待測離軸反射鏡的焦點(diǎn)重合；干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)待測離軸反射鏡反射后形成反射光；平面反射鏡置于反射光所在光路上。小平面鏡置于待測離軸反射鏡與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀C之間并貼附在待測離軸反射鏡上。干涉儀的焦點(diǎn)與待測離軸反射鏡的焦點(diǎn)重合并位于自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、光軸標(biāo)桿A、光軸標(biāo)桿B以及自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B所在的光軸上。
[0024]可確定離軸光學(xué)系統(tǒng)主光軸位置的系統(tǒng)包括I為光軸標(biāo)桿A、2為光軸標(biāo)桿B，如圖2所示，光軸標(biāo)桿A以及光軸標(biāo)桿B確定基準(zhǔn)光軸位置；3為自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀A、4為自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀B、