專(zhuān)利名稱(chēng)：實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)精密裝調(diào)領(lǐng)域，涉及一種反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)系統(tǒng)多樣化的發(fā)展，從傳統(tǒng)同軸光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展到離軸光學(xué)系統(tǒng)，再到現(xiàn)在的偏軸光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)形式的日益復(fù)雜，使得裝調(diào)難度增大，對(duì)于偏光學(xué)系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊性，即光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件沒(méi)有共同的光軸，使得利用以往常規(guī)的裝調(diào)方法不能實(shí)現(xiàn)此類(lèi)系統(tǒng)的有效裝調(diào)。并且由于偏軸光學(xué)元件不具有光軸中心部分，因此利用傳統(tǒng)接觸式間隔測(cè)量的方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)各反射鏡相對(duì)位置的精確定位，從而無(wú)法保證系統(tǒng)的焦距及系統(tǒng)最終成像質(zhì)量。此外，由于偏軸光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)元件數(shù)量較多，利用計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行輔助調(diào)整時(shí)調(diào)整變量太多，使得調(diào)整有效性降低，不能實(shí)現(xiàn)偏軸光學(xué)中各偏軸球面反射鏡的有效定位。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種定位精度高、易于調(diào)整以及便于操作的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特殊之處在于所述實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)包括高精度平板、轉(zhuǎn)軸、含有十字絲的分劃板以及高精度顯微鏡；所述高精度平板上設(shè)置有內(nèi)孔；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；所述含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸在高精度平板的內(nèi)孔中進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述高精度顯微鏡景深小，可分辨出分劃板微小的移動(dòng)量，分辨率優(yōu)于O. 01mm，并與含有十字絲的分劃板同光軸設(shè)置。上述轉(zhuǎn)軸呈T型，所述T型轉(zhuǎn)軸包括水平段以及與水平段相連的豎直段；所述豎直段設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；所述含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在T型轉(zhuǎn)軸的水平段上。上述T型豎直段與高精度平板內(nèi)孔之間的間隙小于O. 01mm。上述含有十字絲的分劃板是單個(gè)分劃板或組合分劃板。上述組合分劃板包括含有十字絲的分劃板以及與分劃板同等大小的平板玻璃；所述含有十字絲的分劃板與平板玻璃貼合在一起。上述系統(tǒng)還包括設(shè)置在高精度平板與轉(zhuǎn)軸之間的底座；所述底座伸入高精度平板的內(nèi)孔中并與高精度平板固定在一起；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在底座中并在底座中進(jìn)行間隙小于O. Olmm的轉(zhuǎn)動(dòng)。上述系統(tǒng)還包括分劃板框；所述分劃板框豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的水平段上；所述含有十字絲的分劃板鑲嵌在分劃板框中。上述系統(tǒng)還包括水平設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的連接板；所述分劃板框設(shè)置在連接板上。[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)的曲率半徑中心定位輔助工裝以及自準(zhǔn)直原理實(shí)現(xiàn)曲率半徑中心精確定位。為了能夠很好保證各球面反射鏡的曲率半徑中心位置，根據(jù)光路走向設(shè)計(jì)了高精度平板，該平板通過(guò)高精度機(jī)械加工，平面度優(yōu)于O. 005mm,并保證該高精度平板上的孔中心位置與球面反射鏡的曲率半徑中心設(shè)計(jì)位置二者是嚴(yán)格重合的，精度高達(dá)0.01mm。本實(shí)用新型所提供的整個(gè)工裝系統(tǒng)只要實(shí)現(xiàn)分劃板十字絲中心線與平板內(nèi)孔的旋轉(zhuǎn)軸的高精度重合，就可以找到各個(gè)偏軸球面反射鏡的可見(jiàn)球心，從而利用自準(zhǔn)直原理，實(shí)現(xiàn)反射鏡中心的精確定位。本實(shí)用新型利用曲率半徑中心定位輔助工裝實(shí)現(xiàn)球面反射鏡的曲率半徑中心精確定位后，需根據(jù)自準(zhǔn)直的原理調(diào)整球面反射鏡的位置，使得球面反射鏡的曲率半徑中心與定位輔助工裝確定的曲率半徑中心嚴(yán)格重合。根據(jù)光學(xué)原理，如果曲率半徑中心定位工裝中的十字分化板與球面反射鏡曲率半徑中心重合，此時(shí)十字分劃板與其經(jīng)過(guò)球面反射鏡所成的自準(zhǔn)像是重合的。同時(shí)，本實(shí)用新型為了解決單片十字分劃板不能有效確定中心偏移量這一技術(shù)問(wèn)題，采用由單個(gè)分劃板及同等大小的平板玻璃構(gòu)成的組合分劃板，從而將十字絲放置在組合分劃板的中心，在旋轉(zhuǎn)180°后不存在光程差。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心定位精度低、調(diào)整過(guò)程復(fù)雜這一問(wèn)題，具有定位精度高、易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

圖1a是基于本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)對(duì)凹球面鏡曲率半徑中心調(diào)整示意圖；圖1b是基于本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)對(duì)凸球面鏡曲率半徑中心調(diào)整示意圖；圖2是本實(shí)用新型所提供的曲率半徑中心定位輔助工裝的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a是本實(shí)用新型所采用的平板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b是圖3a的A-A向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3c是圖3a的B-B向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3d是圖3a的后視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型所采用的底座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a是本實(shí)用新型所采用的轉(zhuǎn)軸支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b是圖5a的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a是本實(shí)用新型所采用的連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6b是圖6a的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a是本實(shí)用新型所采用的分劃板框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7b是圖7a的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8al是本實(shí)用新型所采用的單個(gè)分劃板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8a2是圖8al的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8bl是本實(shí)用新型所采用的組合分劃板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8b2是圖8bl的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-高精度平板；2-底座；3_轉(zhuǎn)軸支架；4_連接板；5_分劃板框；6_高精度顯微鏡。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)包括高精度平板、轉(zhuǎn)軸、含有十字絲的分劃板以及高精度顯微鏡；高精度平板上設(shè)置有內(nèi)孔；轉(zhuǎn)軸設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸在高精度平板的內(nèi)孔中進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)；高精度顯微鏡與含有十字絲的分劃板同光軸設(shè)置。轉(zhuǎn)軸呈T型，T型轉(zhuǎn)軸包括水平段以及與水平段相連的豎直段；豎直段設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在T型轉(zhuǎn)軸的水平段上。T型豎直段與高精度平板內(nèi)孔之間的間隙小于O. 01mm。含有十字絲的分劃板是單個(gè)分劃板或組合分劃板。組合分劃板包括含有十字絲的分劃板以及與分劃板同等大小的平板玻璃；含有十字絲的分劃板與平板玻璃貼合在一起。系統(tǒng)還包括設(shè)置在高精度平板與轉(zhuǎn)軸之間的底座；底座伸入高精度平板的內(nèi)孔中并與高精度平板固定在一起；轉(zhuǎn)軸設(shè)置在底座中并在底座中進(jìn)行間隙小于O. Olmm的轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)還包括分劃板框；分劃板框豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的水平段上；含有十字絲的分劃板鑲嵌在分劃板框中。系統(tǒng)還包括水平設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的連接板；分劃板框設(shè)置在連接板上。參見(jiàn)圖3a、圖3b、圖3c以及圖3d，為了能夠很好保證各球面反射鏡的曲率半徑中心位置，根據(jù)光路走向設(shè)計(jì)了高精度平板1，通過(guò)高精度機(jī)械加工，保證該高精度平板I上的孔中心位置與球面反射鏡的曲率半徑中心設(shè)計(jì)位置二者是嚴(yán)格重合的，精度為O. 01_。參見(jiàn)圖4，底座2的外圓與高精度平板I上的內(nèi)孔高精度研磨配合，保證配合間隙小于O. Olmm,并通過(guò)螺孔與平板連接。參見(jiàn)圖5a、圖5b、圖6a以及圖6b，轉(zhuǎn)軸支架3與連接板4為過(guò)渡工裝，轉(zhuǎn)軸支架3的外圓與底座2上的內(nèi)孔高精度研磨配合，保證配合間隙小于O. 01mm，并與連接板4通過(guò)螺孔進(jìn)行連接定位，且連接平板相對(duì)于轉(zhuǎn)軸支架在X、Y方向有O. 5mm的平移調(diào)整余量，用于調(diào)整分劃板中心與平板內(nèi)孔中心的高精度重合。參見(jiàn)圖7a以及圖7b，分劃板框5中裝有分劃板，并通過(guò)螺孔與連接板連接定位。整個(gè)工裝系統(tǒng)只要實(shí)現(xiàn)分劃板十字絲中心線與平板內(nèi)孔的旋轉(zhuǎn)軸的高精度重合，就可以找到各個(gè)偏軸球面反射鏡的可見(jiàn)球心，從而利用自準(zhǔn)直原理，實(shí)現(xiàn)反射鏡中心的精確定位，定位精度可達(dá)O. 01mm。為了精確實(shí)現(xiàn)分劃板十字絲中心與平板內(nèi)孔中心的高精度重合，采取旋轉(zhuǎn)找中心的方法進(jìn)行調(diào)整。具體步驟為1、調(diào)整高精度顯微鏡6的位置，使得顯微鏡視場(chǎng)中心瞄準(zhǔn)分劃板中心；2、分劃板旋轉(zhuǎn)180°，通過(guò)自準(zhǔn)直平行光管實(shí)現(xiàn)分劃板180°精確旋轉(zhuǎn)，觀察分劃板旋轉(zhuǎn)180°后其中心在顯微鏡中的變化量，X方向調(diào)整變化量的1/2，反復(fù)幾次即可調(diào)整使得分劃板繞旋轉(zhuǎn)軸X方向的中心變化量〈O. Olmm ；3、分劃板旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)整高精度顯微鏡的位置，使得顯微鏡視場(chǎng)中心瞄準(zhǔn)分劃板中心；4、分劃板旋轉(zhuǎn)180°，通過(guò)自準(zhǔn)直平行光管實(shí)現(xiàn)分劃板180°精確旋轉(zhuǎn)，觀察分劃板旋轉(zhuǎn)180°后其中心在顯微鏡中的變化量，Y方向調(diào)整變化量的1/2，反復(fù)幾次即可調(diào)整使得分劃板繞旋轉(zhuǎn)軸Y方向的中心變化量〈O. Olmm ；5、經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)整保證X、Y方向旋轉(zhuǎn)180°分劃板中心變化量〈O. Olmm,則可認(rèn)為分劃板中心與旋轉(zhuǎn)軸中心誤差〈O. 01mm。參見(jiàn)圖8al以及圖8a2，單個(gè)十字分劃板在旋轉(zhuǎn)180°后，會(huì)產(chǎn)生一定的光程差，光程差大小等于分劃板的厚度，使得分劃板旋轉(zhuǎn)180°后其中心在顯微鏡中的變化量為光程差與中心偏移量的和，不能有效確定中心偏移量。為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了組合分劃板，參見(jiàn)圖8bl以及圖8b2，該組合分劃板由單個(gè)分劃板及同等大小的平板玻璃構(gòu)成，從而將十字絲放置在組合分劃板的中心，在旋轉(zhuǎn)180°后不存在光程差。利用曲率半徑中心定位輔助工裝實(shí)現(xiàn)球面反射鏡的曲率半徑中心精確定位后，需根據(jù)自準(zhǔn)直的原理調(diào)整球面反射鏡的位置，使得球面反射鏡的曲率半徑中心與定位輔助工裝確定的曲率半徑中心嚴(yán)格重合。根據(jù)光學(xué)原理，如果曲率半徑中心定位工裝中的十字分化板與球面反射鏡曲率半徑中心重合，此時(shí)十字分劃板與其經(jīng)過(guò)球面反射鏡所成的自準(zhǔn)像是重合的。圖1a以及圖1b分別為凹球面鏡以及凸球面鏡曲率半徑中心調(diào)整示意圖。調(diào)整步驟如下1、利用內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡或定中心儀，使分劃板十字絲中心成像在儀器視場(chǎng)中心；2、照亮分劃板；3、調(diào)工球面鏡的空間位置，使分劃板十字絲經(jīng)球面鏡所成的自準(zhǔn)像位于內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)中心；4、仔細(xì)調(diào)校自準(zhǔn)像和分劃板同時(shí)清楚，為了提高精度，可使用高倍率儀器監(jiān)視，希望分劃板與自準(zhǔn)像共面性〈O. 02mm。經(jīng)過(guò)以上調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了偏軸球面反射鏡曲率半徑中心的精確定位。
權(quán)利要求1.一種 實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括高精度平板、轉(zhuǎn)軸、含有十字絲的分劃板以及高精度顯微鏡；所述高精度平板上設(shè)置有內(nèi)孔；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；所述含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸在高精度平板的內(nèi)孔中進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述高精度顯微鏡與含有十字絲的分劃板同光軸設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸呈T型，所述T型轉(zhuǎn)軸包括水平段以及與水平段相連的豎直段；所述豎直段設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；所述含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在T型轉(zhuǎn)軸的水平段上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述T型豎直段與高精度平板內(nèi)孔之間的間隙小于0.01_。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述含有十字絲的分劃板是單個(gè)分劃板或組合分劃板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述組合分劃板包括含有十字絲的分劃板以及與分劃板同等大小的平板玻璃；所述含有十字絲的分劃板與平板玻璃貼合在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在高精度平板與轉(zhuǎn)軸之間的底座；所述底座伸入高精度平板的內(nèi)孔中并與高精度平板固定在一起；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在底座中并在底座中進(jìn)行間隙小于0.0lmm的轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括分劃板框；所述分劃板框豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的水平段上；所述含有十字絲的分劃板鑲嵌在分劃板框中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括水平設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的連接板；所述分劃板框設(shè)置在連接板上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高精度平板、轉(zhuǎn)軸、含有十字絲的分劃板以及高精度顯微鏡；高精度平板上設(shè)置有內(nèi)孔；轉(zhuǎn)軸設(shè)置在高精度平板的內(nèi)孔中；含有十字絲的分劃板豎直設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸在高精度平板的內(nèi)孔中進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)；高精度顯微鏡與含有十字絲的分劃板同光軸設(shè)置。本實(shí)用新型提供了一種定位精度高、易于調(diào)整以及便于操作的實(shí)現(xiàn)偏軸球面反射鏡曲率半徑中心精確定位系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B27/32GK202916480SQ201220617048
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者張學(xué)敏, 魏儒義, 閆肅, 段嘉友, 李華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所