專利名稱：一種檢測大口徑拋物面鏡k值系數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大口徑拋物面鏡的檢測裝置，特別涉及一種檢測大口徑拋物面鏡K值系 數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
大口徑非球面光學(xué)系統(tǒng)鏡面的偏差主要包括兩個部分基本半徑誤差和表面形狀誤差。 基本半徑誤差主要造成光學(xué)系統(tǒng)焦距偏離，影響物象共軛位置，但不影響系統(tǒng)的像質(zhì)；表面 形狀誤差主要造成系統(tǒng)波前誤差，影響光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)。在光學(xué)加工中，目前鏡面基本半徑 的高精度測量較為容易，而鏡面形狀誤差的高精度測量卻十分困難。所以，鏡面形狀誤差的 高精度測量成為大口徑非球面高精度加工中的研究熱點(diǎn)。
非球面K值系數(shù)是表征非球面形狀的核心參數(shù)，它的精確測量是降低非球面形狀加工誤
差的根本手段。在非球面(主要指凹形拋物面、橢球面)加工中，對于小于(pL8m的非球面
鏡，由于采用被檢鏡面和口徑匹配的標(biāo)準(zhǔn)平面鏡組成的自準(zhǔn)檢測，基本上為零誤差檢測，所
以加工完成后的非球面基本上不存在K值誤差；對于口徑大于cpl.8m的鏡面檢測，由于難以 得到與被檢鏡面口徑匹配的大口徑標(biāo)準(zhǔn)平面鏡，而不能采用零誤差檢測方法。目前，對于口 徑大于cpl.8m的非球面檢測只能采用補(bǔ)償器法或環(huán)形子孔徑拼接法，其中補(bǔ)償器法存在補(bǔ)償 器的標(biāo)校誤差和使用過程中的調(diào)校偏差問題，影響K值檢測的精度；而環(huán)形子孔徑拼接法則 是通過對二次曲面離軸部份在三個共焦位置的干涉測量和波面擬合來確定K值系數(shù)，它的測 量精度受限于目前子孔徑定位精度不高和波面像差系數(shù)探測誤差較大的影響，環(huán)形子孔徑拼 接法從提出到現(xiàn)在的20多年以來，仍未研制出成功的商業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品。
作為大型望遠(yuǎn)鏡中常用的拋物面鏡，它的K值誤差檢測具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高精度檢測大口徑拋 物面鏡K值的裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置， 其特征在于包括高精度測角儀、標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡、校準(zhǔn)平面反射鏡、標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡、平 移臺、二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架；高精度測角儀能輸出一定口徑的標(biāo)準(zhǔn)平行光束，經(jīng)檢測光路后，返
回到高精度測角儀，測得標(biāo)準(zhǔn)平行光束往返夾角；標(biāo)準(zhǔn)平面及射鏡通過二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架安裝 在平移臺上能作高精度平移運(yùn)動；標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡的球心位置需要調(diào)節(jié)到與被測大口徑拋物 面鏡的焦點(diǎn)位置重合；
檢測時，高精度測角儀發(fā)出平行光束，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡和被測大口徑拋物面鏡反射 后，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡，反射后沿原光路返回，再次經(jīng)過被測大口徑拋物面鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面 反射鏡后回到高精度測角儀，這樣高精度測角儀就能測出發(fā)出平行光束和返回平行光束之間 的角度差，根據(jù)不同位置采樣檢測得到的角度差值，可以擬合出被測大口徑拋物面鏡的K值 系數(shù)。
所述校準(zhǔn)平面反射鏡在作為標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡在不同位置反射平行光束的方向基準(zhǔn)時，引 入光路；實(shí)際檢測時，撤出光路。
所述二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架能夠使標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡左右和俯仰旋轉(zhuǎn)。
所述標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡的球心與被測大口徑拋物面鏡的焦點(diǎn)重合的調(diào)節(jié)方法為對被測拋 物面鏡徑向?qū)ΨQ位置采樣檢測，對比對稱位置的角度差異，調(diào)節(jié)焦點(diǎn)和球心位置共光軸；對 被測拋物面靠近中心位置采樣檢測，通過高精度測角儀監(jiān)控調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡沿光軸前后 平移，使焦點(diǎn)和球心位置精確重合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明采用的采樣檢測的方式對不同口徑，特別是大口徑被檢拋物面鏡的K值誤差 檢測比較有效，解決了大口徑拋物面鏡K值誤差高精度檢測的難題；
2. 本發(fā)明利用校準(zhǔn)平面反射鏡作為平行光束方向校準(zhǔn)的基準(zhǔn)，并利用高精度測角儀監(jiān)控 調(diào)節(jié)不同位置平行光束相互間的精確平行，操作簡單可靠；
3. 本發(fā)明采用了高精度測角儀進(jìn)行光束方向變化的探測，它既是獲得檢測結(jié)果的核心元 件，也是檢測前系統(tǒng)對準(zhǔn)調(diào)校的依據(jù)，簡化了裝置結(jié)構(gòu)；
4. 本發(fā)明采用了標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡構(gòu)成自準(zhǔn)直光路，2倍放大了拋物面鏡由于K值誤差引 起的反射光束方向偏離，提高了檢測的精度。


圖I為拋物面鏡K值檢測采樣平行光束校準(zhǔn)示意圖； 圖2為拋物面鏡K值檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖中l(wèi)為高精度測角儀，2為標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡，3為校準(zhǔn)平面反射鏡，4為標(biāo)準(zhǔn)球面反 射鏡，5為平移臺，6為二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。
本實(shí)施例的一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置由高精度測角儀1、標(biāo)準(zhǔn)平面反射 鏡2、校準(zhǔn)平面反射鏡3、標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4、平移臺5、 二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架6組成；如圖2所 示；高精度測角儀l能輸出一定口徑的標(biāo)準(zhǔn)平行光束，經(jīng)檢測光路后，返回到高精度測角儀， 測得標(biāo)準(zhǔn)平行光束往返夾角；標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2通過二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架6安裝在平移臺5上能 作高精度平移運(yùn)動；其中二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架6使標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2能夠左右和俯仰旋轉(zhuǎn)；校準(zhǔn) 平面反射鏡3是一定口徑的標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡，作為標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2在不同位置反射平行光 束的方向基準(zhǔn)，在系統(tǒng)對準(zhǔn)調(diào)試完成后，檢測K值誤差前要撤出光路；標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4一 方面使射向它球心的光束能原路返回，另一方面使偏離球心的光束反射后遠(yuǎn)離原光路；利用 標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4構(gòu)成自準(zhǔn)直光路，2倍放大了由于K值誤差引起的角度偏差，在檢測前它 的球心位置需要調(diào)節(jié)到與被測大口徑拋物面焦點(diǎn)位置重合。
檢測前的光路校準(zhǔn)如圖1所示，采樣平行光束相互間平行校準(zhǔn)，即在檢測前的光路校 準(zhǔn)時，由高精度測角儀1發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)平行光束，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2反射，到達(dá)校準(zhǔn)平面反射 鏡3自準(zhǔn)返回，利用高精度測角儀1測得的發(fā)出和反射回光束間的角度值調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)平面反射 鏡2，使它在平移臺5的不同位置之間保持平行；標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)二維旋轉(zhuǎn) 調(diào)節(jié)架6來實(shí)現(xiàn)；標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4的球心和被測大口徑拋物面鏡焦點(diǎn)位置重合校準(zhǔn)，即在 檢測前的光路校準(zhǔn)時，對被測大口徑拋物面鏡徑向?qū)ΨQ位置進(jìn)行采樣檢測，通過判斷角度值 的對稱性，調(diào)節(jié)被測大口徑拋物面鏡焦點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4的球心位置共光軸；對被測大 口徑拋物面鏡靠近中心位置進(jìn)行采樣檢測，通過高精度測角儀1監(jiān)控調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4 沿光軸前后平移，使被測大口徑拋物面鏡焦點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4的球心位置精確重合。
檢測實(shí)施過程如圖2所示，撤出校準(zhǔn)平面反射鏡3，后由高精度測角儀1發(fā)出平行光
束，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2和被測大口徑拋物面鏡反射后，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡4，反射后 沿原光路返回，再次經(jīng)過被測大口徑拋物面鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡2后回到高精度測角儀1， 這樣高精度測角儀1就能測出發(fā)出平行光束和返回平行光束之間的角度差，根據(jù)不同位置采 樣檢測得到的角度差值，擬合出K值。
權(quán)利要求
1、一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置，其特征在于包括高精度測角儀(1)、標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)、校準(zhǔn)平面反射鏡(3)、標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡(4)、平移臺(5)、二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架(6)；高精度測角儀(1)能輸出一定口徑的標(biāo)準(zhǔn)平行光束，經(jīng)檢測光路后，返回到高精度測角儀(1)，測得標(biāo)準(zhǔn)平行光束往返夾角；標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)通過二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架(6)安裝在平移臺(5)上能作高精度平移運(yùn)動；標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡(4)的球心位置需要調(diào)節(jié)到與被測大口徑拋物面鏡的焦點(diǎn)位置重合；檢測時，高精度測角儀(1)發(fā)出平行光束，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)和被測大口徑拋物面鏡反射后，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡(4)，反射后沿原光路返回，再次經(jīng)過被測大口徑拋物面鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)后回到高精度測角儀(1)，這樣高精度測角儀(1)就能測出發(fā)出平行光束和返回平行光束之間的角度差，根據(jù)不同位置采樣檢測得到的角度差值，可以擬合出被測大口徑拋物面鏡的K值系數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置，其特征在于所 述校準(zhǔn)平面反射鏡(3)在作為標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)在不同位置反射平行光束的方向基準(zhǔn)時， 引入光路；實(shí)際檢測時，撤出光路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置，其特征在于所 述二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架(6)能夠使標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡(2)左右和俯仰旋轉(zhuǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置，其特征在于所 述標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡(4)的球心與被測大口徑拋物面鏡的焦點(diǎn)重合的調(diào)節(jié)方法為對被測拋物 面鏡徑向?qū)ΨQ位置采樣檢測，對比對稱位置的角度差異，調(diào)節(jié)焦點(diǎn)和球心位置共光軸；對被 測拋物面靠近中心位置采樣檢測，通過高精度測角儀(1)監(jiān)控調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡(4)沿 光軸前后平移，使焦點(diǎn)和球心位置精確重合。
全文摘要
一種檢測大口徑拋物面鏡K值系數(shù)的裝置，其特征在于包括高精度測角儀、標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡、校準(zhǔn)平面反射鏡、標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡、平移臺、二維旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架；檢測時，高精度測角儀發(fā)出平行光束，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡和被測大口徑拋物面鏡反射后，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)球面反射鏡，反射后沿原光路返回，再次經(jīng)過被測大口徑拋物面鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡后回到高精度測角儀，這樣高精度測角儀就能測出發(fā)出平行光束和返回平行光束之間的角度差，根據(jù)不同位置采樣檢測得到的角度差值，可以擬合出被測大口徑拋物面鏡的K值系數(shù)；本發(fā)明采用采樣檢測和高精度角度測量使K值誤差轉(zhuǎn)換為角度誤差的形式，為大口徑拋物面面形加工提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)信息。
文檔編號G01B11/24GK101339008SQ20081011912
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者凡 伍, 斌 古, 吳時彬, 偉 楊, 明 章 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所