專利名稱：：卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學(xué)加工檢驗(yàn)技術(shù)，具體是指一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，它用于非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工時(shí)的在線檢驗(yàn)。技術(shù)背景1672年卡塞格林發(fā)明了采用兩塊反射鏡結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)被天文望遠(yuǎn)鏡以及各種長(zhǎng)焦距望遠(yuǎn)物鏡廣泛采用，卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡中大的稱為主反射鏡，小的稱為副反射鏡，通常在主反射鏡中央開孔，成像于主反射鏡后面。經(jīng)典的卡塞格林望遠(yuǎn)鏡中，主反射鏡是旋轉(zhuǎn)拋物面，根據(jù)圓錐曲線的光學(xué)性質(zhì)，副反射鏡只要是以F,、F2為兩焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)雙曲面，則原來無球差地會(huì)聚到Fi點(diǎn)的光線，經(jīng)過這種副反射鏡反射后，將無球差地會(huì)聚到F2點(diǎn)，但這種望遠(yuǎn)鏡有彗差，也有一定的像散和場(chǎng)曲。一個(gè)主反射鏡相對(duì)口徑1/3，卡塞格林望遠(yuǎn)鏡相對(duì)口徑1/8，像成在主反射鏡后面不遠(yuǎn)處的系統(tǒng)，在理想像平面(近軸光的像平面)上，若要求像的彌散不超過1角秒，可用視場(chǎng)直徑約為9角分。由于經(jīng)典的卡塞格林系統(tǒng)軸上點(diǎn)成完善像，因此光學(xué)系統(tǒng)加工中，在完成主拋物反射鏡的加工后，在加工雙曲面的副反射鏡時(shí)總是將主反射鏡和副反射鏡配對(duì)成實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)來對(duì)副反射鏡的加工進(jìn)行檢驗(yàn)，確保系統(tǒng)具有良好的成像質(zhì)量。為了擴(kuò)大卡塞格林系統(tǒng)的成像視場(chǎng)，人們通常采取在卡塞格林系統(tǒng)的后光路上加一組折射透鏡的方法，這時(shí)卡塞格林系統(tǒng)本身在軸上點(diǎn)已不成完善像，對(duì)于此類系統(tǒng)的加工一般采用主反射鏡和副反射鏡分別加工、檢驗(yàn)的方法。這種加工工藝由于非球面加工不可避免的加工偏差，在系統(tǒng)組合時(shí)，往往得不到預(yù)期的良好的成像質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種卡塞格林系統(tǒng)的加工在線檢驗(yàn)方法，解決軸上點(diǎn)成非完善像的卡塞格林系統(tǒng)主、副反射鏡配對(duì)加工時(shí)在線檢驗(yàn)問題。本發(fā)明卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)主、副反射鏡配對(duì)加工在線檢驗(yàn)方法如附圖1所示，光學(xué)檢驗(yàn)系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)平面鏡l、被檢卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)2、補(bǔ)償透鏡3和非球面加工面形檢測(cè)儀器4組成。標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)平面鏡1置于被檢測(cè)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)2的前方，補(bǔ)償透鏡3位于被檢測(cè)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)2的后光路上，檢測(cè)儀器4放置在被檢測(cè)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)2的焦點(diǎn)上。由檢測(cè)儀器4發(fā)出的檢驗(yàn)光束首先通過補(bǔ)償鏡3入射至被檢測(cè)副反射鏡201上，光束經(jīng)副反射鏡201反射至主反射鏡202上，經(jīng)主反射鏡202反射后的光束變成平行光束射向標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡1，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直反射鏡反射后的光束按原光路返回至檢測(cè)儀器4，檢測(cè)儀器4可將帶有副反射鏡加工誤差信息的返回光束中的加工誤差信息解析出來，指導(dǎo)副反射鏡201的后續(xù)加工。標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡1的面形精度要求優(yōu)于十分之一的檢驗(yàn)光波長(zhǎng)，通光口徑大于主反射鏡202口徑50mm以上；補(bǔ)償透鏡3位于卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2的后光路上，它用來補(bǔ)償卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的球差，補(bǔ)償透鏡3—般有高質(zhì)量的易加工的光學(xué)玻璃制成，如K9，BK7玻璃；檢驗(yàn)儀器4通常采用刀口儀、激光干涉儀。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2中加入補(bǔ)償透鏡3，使卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2在軸上點(diǎn)成完善像，這樣在加工副反射鏡201時(shí)可以采用技術(shù)上成熟、可靠的主、副鏡配對(duì)加工、檢驗(yàn)的方法，從而保證卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的加工質(zhì)量。圖1為卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)主、副反射鏡配對(duì)加工在線檢驗(yàn)光路圖；圖中1——標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡；2——被檢驗(yàn)卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)；201——副反射鏡(被檢驗(yàn))；202——主反射鏡；3——補(bǔ)償鏡；4——檢驗(yàn)儀器。具體實(shí)施方式根據(jù)附圖1的副反射鏡201加工檢驗(yàn)光路圖，我們?yōu)橐粋€(gè)軸上點(diǎn)非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2設(shè)計(jì)了一套配對(duì)加工檢驗(yàn)光路。此卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2的光學(xué)參數(shù)如表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>檢驗(yàn)光路設(shè)計(jì)如下:標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡1采用直徑250mm，面型精度十分之一波長(zhǎng)的平面反射鏡；補(bǔ)償透鏡3采用BK7光學(xué)玻璃，具體光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>加入補(bǔ)償透鏡3后的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)2軸上點(diǎn)成完善像，其軸上點(diǎn)的波象差接近五十分之一波長(zhǎng)；檢測(cè)儀器4選用刀口儀和激光干涉儀，在對(duì)副反射鏡201進(jìn)行非球面修帶時(shí)采用刀口儀檢驗(yàn)，當(dāng)加工誤差進(jìn)入二分之一波長(zhǎng)時(shí)，采用激光干涉儀檢驗(yàn)對(duì)副反射鏡201非球面進(jìn)行精修。權(quán)利要求1.一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，它由標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡(1)、補(bǔ)償透鏡(3)和檢測(cè)儀器(4)組成，其特征在于在被檢測(cè)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)(2)的前方有能使檢驗(yàn)光束原路返回的標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)平面鏡(1)，在被檢驗(yàn)的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)(2)后光路中有一塊用來補(bǔ)償被檢驗(yàn)的光學(xué)系統(tǒng)軸上球差的補(bǔ)償透鏡(3)，在被檢測(cè)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)(2)的焦點(diǎn)上有用來測(cè)量副反射鏡(201)非球面加工誤差的檢測(cè)儀器(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，其特征在于所說的標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)直平面鏡(1)采用面形精度優(yōu)于十分之一檢驗(yàn)光波長(zhǎng)，通光口徑大于主反射鏡(202)通光口徑50mm以上的標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，其特征在于所說的補(bǔ)償透鏡(3)采用高質(zhì)量的光學(xué)玻璃制成，所說的光學(xué)玻璃材料可選用K9或BK7牌號(hào)的玻璃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，其特征在于所說的檢測(cè)儀器(4)是刀口儀和激光干涉儀，在對(duì)非球面副反射鏡(201)進(jìn)行修帶時(shí)，采用刀口儀進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)加工誤差進(jìn)入二分之一波長(zhǎng)范圍對(duì)副反射鏡(201)非球面面形進(jìn)行精修時(shí)，采用激光干涉儀檢驗(yàn)。全文摘要本發(fā)明公開了一種卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工在線檢驗(yàn)方法，它用于非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)加工時(shí)的在線檢驗(yàn)。該光學(xué)檢驗(yàn)系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)自準(zhǔn)平面鏡、被檢卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)、補(bǔ)償透鏡和非球面加工面形檢測(cè)儀器組成。通過在非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的后光路上加一補(bǔ)償透鏡來補(bǔ)償原光學(xué)系統(tǒng)的球差，從而被檢驗(yàn)的卡塞格林二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)在軸上點(diǎn)成完善像，滿足主、副反射鏡配對(duì)加工的需求。文檔編號(hào)G01M11/02GK101251436SQ20081003532公開日2008年8月27日申請(qǐng)日期2008年3月28日優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日發(fā)明者沈蓓軍申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所