離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光學(xué)裝調(diào)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定 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軌蛞院?jiǎn)單的形式產(chǎn)生 無(wú)中心遮攔的平行光束。它的缺點(diǎn)是裝調(diào)非常困難，它不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱曲面，相當(dāng)于在旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱曲面當(dāng)中截取了一部分，所以只有虛擬的回轉(zhuǎn)光軸，使得以往常規(guī)的同軸穿心方法無(wú)法 實(shí)現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整，從而無(wú)法保證離軸系統(tǒng)的裝調(diào)精度，更無(wú)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)的核心問(wèn)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(cè)量出離軸量，再用卷尺近似測(cè)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。
[0005] 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(cè)量無(wú)法達(dá)到高精度的微米量級(jí)；
[0007] 2、無(wú)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(cè)量，累積誤差也為 毫米量級(jí)，無(wú)法到達(dá)高精度的檢測(cè)要求；
[0008] 3、接觸式測(cè)量易劃傷鏡面。
[0009] 方法2 :如圖2所示，將經(jīng)煒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(guò)經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)離軸鏡的上下邊緣，測(cè)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(cè)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(cè)量雖然較為準(zhǔn)確，但經(jīng)煒儀、離軸鏡與平面反射鏡必須都以大地水 平為基準(zhǔn)，自準(zhǔn)直光路搭建較為困難。
[0012] 2、離軸量的測(cè)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(wú)法 達(dá)到微米級(jí)的高精度要求。
[0013] 3、接觸式測(cè)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(cè)量精度低，易劃 傷離軸拋物面鏡的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種有效實(shí)現(xiàn)離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定 的系統(tǒng)。
[0015] 本實(shí)用新型的技術(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、 第三光路、第四光路以及第五光路；
[0017] 所述第一光路包括激光干涉儀10、平面反射鏡7、基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干涉儀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，所述激光干涉 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)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)十字靶標(biāo)5放置在激光干涉儀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)十字靶標(biāo)5與激光干涉儀10對(duì)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)煒儀1，第一經(jīng)煒儀1與 平面反射鏡7自準(zhǔn)直，并與基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5穿心；
[0019] 所述第三光路的結(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)煒儀4 和帶光柵尺11的導(dǎo)軌12,第四經(jīng)煒儀4與第一經(jīng)煒儀1打?qū)︾R，保證第四經(jīng)煒儀4與第一 經(jīng)煒儀1的光軸垂直；帶光柵尺11的導(dǎo)軌12與第一經(jīng)煒儀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)煒儀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(lái)調(diào)整導(dǎo)軌12的位置，直至通過(guò)第四經(jīng)煒儀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：移除第三光路中小平面反射鏡13,并在滑塊上架設(shè)第二經(jīng)煒 儀2,使得第二經(jīng)煒儀2與激光干涉儀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的中心和基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5穿心；
[0021] 第五光路的結(jié)構(gòu)為：移除第四光路中的激光干涉儀10,并在原位置放置第三經(jīng)煒 儀3,第三經(jīng)煒儀3通過(guò)基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5和離軸拋物面鏡6與第二經(jīng)煒儀2自準(zhǔn)穿心。
[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：包括以下步驟：
[0024] 1】搭建第一光路：
[0025] 所述第一光路包括激光干涉儀10、平面反射鏡7、基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干涉儀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，所述激光干涉 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)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)十字靶5放置在激光干涉儀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) 十字靶標(biāo)5與激光干涉儀10對(duì)貓眼；
[0026] 2】架設(shè)第一經(jīng)煒儀1與平面反射鏡7自準(zhǔn)直，并與基準(zhǔn)十字靶標(biāo)5穿心，保證第一 經(jīng)煒儀1光軸和離軸拋物面鏡6原光軸重合，即經(jīng)煒儀1光軸代表原光軸；
[0027] 3】利用激光干涉儀軟件標(biāo)示出離軸拋物面鏡的中心A并移除平面反射鏡；
[0028] 4】架設(shè)第第四經(jīng)煒儀4和帶光柵尺的導(dǎo)軌，并使第四經(jīng)煒儀與第一經(jīng)煒儀1打?qū)?鏡，保證第四經(jīng)煒儀4與第一經(jīng)煒儀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)煒儀1的光軸垂直即帶光 柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)煒儀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)煒儀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(lái)調(diào)整導(dǎo)軌的位置，直至通過(guò)第四經(jīng)煒儀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)煒儀1的光軸垂直即帶光柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)煒儀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)煒儀2并前后移動(dòng)滑塊，使得第二經(jīng) 煒儀2與激光干涉儀發(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 中心A和基準(zhǔn)十字靶標(biāo)穿心，保證第二經(jīng)煒儀2的光軸與離軸拋物面鏡的光軸重合，即第二 經(jīng)煒儀2的光軸代表離軸拋物面鏡的光軸；
[0032] 7】移除激光干涉儀，在原位置放置第三經(jīng)煒儀3,第三經(jīng)煒儀3通過(guò)基準(zhǔn)十字靶標(biāo) 和離軸拋物面鏡與第二經(jīng)煒儀2自準(zhǔn)穿心，保證第三經(jīng)煒儀3與激光干涉儀的光軸重合，也 就是與第二經(jīng)煒儀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)煒儀2與第三 經(jīng)煒儀3打?qū)︾R，能夠測(cè)量離軸拋物面鏡的離軸角2屮；
[0033] 8】首先在帶光柵尺的導(dǎo)軌上將第二經(jīng)煒儀2所在位置標(biāo)記為零點(diǎn)，然后移動(dòng)第二 經(jīng)煒儀2,直到第二經(jīng)煒儀2和第一經(jīng)煒儀1自準(zhǔn)直并穿心，此時(shí)記錄第二經(jīng)煒儀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(guò)公式計(jì)算即可獲得其焦距 f：
[0036] 上述小平面反射鏡的平行度為2"。
[0037] 本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0038] 本實(shí)用新型利用波長(zhǎng)量級(jí)的激光干涉儀，配合十字靶標(biāo)，離軸鏡及平面反射鏡，搭 建自準(zhǔn)直干涉檢測(cè)光路，各基準(zhǔn)點(diǎn)均由〇. 2"精度的經(jīng)煒儀準(zhǔn)確標(biāo)定，可以得到準(zhǔn)確的離軸 量數(shù)據(jù)。通過(guò)干涉光路校正的微米級(jí)精度光柵尺，可以得到準(zhǔn)確的離軸量數(shù)據(jù)。所有過(guò)程 均采用光學(xué)非接觸式直接測(cè)量方式，精度高且不易劃傷鏡面，為離軸光學(xué)系統(tǒng)的后期精密 裝調(diào)提供了準(zhǔn)確依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定示意圖；
[0040] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一種離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定示意圖；
[0041] 圖3為本實(shí)用新型第一光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4為本實(shí)用新型第二光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖5為本實(shí)用新型第三光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖6為本實(shí)用新型第四光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖7為本實(shí)用新型第五光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖8為測(cè)量過(guò)程示意圖；
[0047] 其中附圖標(biāo)記為：1-第一經(jīng)煒儀，2-第二經(jīng)煒儀，3-第三經(jīng)煒儀，4-第四經(jīng)煒儀， 5_基準(zhǔn)十字靶標(biāo)，6-離軸拋物面鏡，7-平面反射鏡，8-刀口儀，9-經(jīng)煒儀，10-激光干涉儀， 11-光柵尺，12-導(dǎo)軌，13-小平面反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 如圖所示其中，L為原光軸，Ll為大地水平，A為離軸拋物面鏡的中心、D為離軸拋 物面鏡的口徑、F為焦點(diǎn)、f?為焦距、O為球心點(diǎn)、O'為原整塊拋物面鏡的中心點(diǎn)、R為半徑、S為A點(diǎn)的矢高、為A點(diǎn)的球心角、2f為離軸角、h為A點(diǎn)到原光軸的距離，即離軸量。
[0049]其中離軸量h、離軸角2屮和焦距f?不是完全獨(dú)立的，它們之間的關(guān)系為：
[0051] 離軸拋物面鏡的關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定方法，包括以下步驟：
[0052] 1】搭建第一光路：
[0053] 所述第一光路包括激光干涉儀、平面反射鏡、基準(zhǔn)十字靶標(biāo)和離軸拋物面鏡，所述 激光干涉儀發(fā)出的匯聚光束焦點(diǎn)與離軸拋物面鏡焦點(diǎn)完全重合，所述激光干涉儀發(fā)出的光 束經(jīng)過(guò)離軸拋物面鏡反射后垂直入射在平面反射鏡上并沿原路返回；基準(zhǔn)十字靶放置在激 光干涉儀匯聚光束焦點(diǎn)和離軸拋