CN101339008A - 一种检测大口径抛物面镜k值系数的装置 - Google Patents

Abstract

一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：包括高精度测角仪、标准平面反射镜、校准平面反射镜、标准球面反射镜、平移台、二维旋转调节架；检测时，高精度测角仪发出平行光束，经标准平面反射镜和被测大口径抛物面镜反射后，到达标准球面反射镜，反射后沿原光路返回，再次经过被测大口径抛物面镜和标准平面反射镜后回到高精度测角仪，这样高精度测角仪就能测出发出平行光束和返回平行光束之间的角度差，根据不同位置采样检测得到的角度差值，可以拟合出被测大口径抛物面镜的K值系数；本发明采用采样检测和高精度角度测量使K值误差转换为角度误差的形式，为大口径抛物面面形加工提供准确的指导信息。

Description

一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置

技术领域

本发明涉及一种大口径抛物面镜的检测装置，特别涉及一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置。

背景技术

大口径非球面光学系统镜面的偏差主要包括两个部分：基本半径误差和表面形状误差。基本半径误差主要造成光学系统焦距偏离，影响物象共轭位置，但不影响系统的像质；表面形状误差主要造成系统波前误差，影响光学系统的像质。在光学加工中，目前镜面基本半径的高精度测量较为容易，而镜面形状误差的高精度测量却十分困难。所以，镜面形状误差的高精度测量成为大口径非球面高精度加工中的研究热点。

非球面K值系数是表征非球面形状的核心参数，它的精确测量是降低非球面形状加工误差的根本手段。在非球面(主要指凹形抛物面、椭球面)加工中，对于小于1.8m的非球面镜，由于采用被检镜面和口径匹配的标准平面镜组成的自准检测，基本上为零误差检测，所以加工完成后的非球面基本上不存在K值误差；对于口径大于

1.8m的镜面检测，由于难以得到与被检镜面口径匹配的大口径标准平面镜，而不能采用零误差检测方法。目前，对于口径大于

1.8m的非球面检测只能采用补偿器法或环形子孔径拼接法，其中补偿器法存在补偿器的标校误差和使用过程中的调校偏差问题，影响K值检测的精度；而环形子孔径拼接法则是通过对二次曲面离轴部份在三个共焦位置的干涉测量和波面拟合来确定K值系数，它的测量精度受限于目前子孔径定位精度不高和波面像差系数探测误差较大的影响，环形子孔径拼接法从提出到现在的20多年以来，仍未研制出成功的商业应用产品。

作为大型望远镜中常用的抛物面镜，它的K值误差检测具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于高精度检测大口径抛物面镜K值的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：包括高精度测角仪、标准平面反射镜、校准平面反射镜、标准球面反射镜、平移台、二维旋转调节架；高精度测角仪能输出一定口径的标准平行光束，经检测光路后，返回到高精度测角仪，测得标准平行光束往返夹角；标准平面反射镜通过二维旋转调节架安装在平移台上能作高精度平移运动；标准球面反射镜的球心位置需要调节到与被测大口径抛物面镜的焦点位置重合；

检测时，高精度测角仪发出平行光束，经过标准平面反射镜和被测大口径抛物面镜反射后，到达标准球面反射镜，反射后沿原光路返回，再次经过被测大口径抛物面镜和标准平面反射镜后回到高精度测角仪，这样高精度测角仪就能测出发出平行光束和返回平行光束之间的角度差，根据不同位置采样检测得到的角度差值，可以拟合出被测大口径抛物面镜的K值系数。

所述校准平面反射镜在作为标准平面反射镜在不同位置反射平行光束的方向基准时，引入光路；实际检测时，撤出光路。

所述二维旋转调节架能够使标准平面反射镜左右和俯仰旋转。

所述标准球面反射镜的球心与被测大口径抛物面镜的焦点重合的调节方法为：对被测抛物面镜径向对称位置采样检测，对比对称位置的角度差异，调节焦点和球心位置共光轴；对被测抛物面靠近中心位置采样检测，通过高精度测角仪监控调节标准球面反射镜沿光轴前后平移，使焦点和球心位置精确重合。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明采用的采样检测的方式对不同口径，特别是大口径被检抛物面镜的K值误差检测比较有效，解决了大口径抛物面镜K值误差高精度检测的难题；

2.本发明利用校准平面反射镜作为平行光束方向校准的基准，并利用高精度测角仪监控调节不同位置平行光束相互间的精确平行，操作简单可靠；

3.本发明采用了高精度测角仪进行光束方向变化的探测，它既是获得检测结果的核心元件，也是检测前系统对准调校的依据，简化了装置结构；

4.本发明采用了标准球面反射镜构成自准直光路，2倍放大了抛物面镜由于K值误差引起的反射光束方向偏离，提高了检测的精度。

附图说明

图1为抛物面镜K值检测采样平行光束校准示意图；

图2为抛物面镜K值检测系统结构示意图；

图中：1为高精度测角仪，2为标准平面反射镜，3为校准平面反射镜，4为标准球面反射镜，5为平移台，6为二维旋转调节架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。

本实施例的一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置由高精度测角仪1、标准平面反射镜2、校准平面反射镜3、标准球面反射镜4、平移台5、二维旋转调节架6组成；如图2所示；高精度测角仪1能输出一定口径的标准平行光束，经检测光路后，返回到高精度测角仪，测得标准平行光束往返夹角；标准平面反射镜2通过二维旋转调节架6安装在平移台5上能作高精度平移运动；其中二维旋转调节架6使标准平面反射镜2能够左右和俯仰旋转；校准平面反射镜3是一定口径的标准平面反射镜，作为标准平面反射镜2在不同位置反射平行光束的方向基准，在系统对准调试完成后，检测K值误差前要撤出光路；标准球面反射镜4一方面使射向它球心的光束能原路返回，另一方面使偏离球心的光束反射后远离原光路；利用标准球面反射镜4构成自准直光路，2倍放大了由于K值误差引起的角度偏差，在检测前它的球心位置需要调节到与被测大口径抛物面焦点位置重合。

检测前的光路校准：如图1所示，采样平行光束相互间平行校准，即在检测前的光路校准时，由高精度测角仪1发出标准平行光束，经标准平面反射镜2反射，到达校准平面反射镜3自准返回，利用高精度测角仪1测得的发出和反射回光束间的角度值调校标准平面反射镜2，使它在平移台5的不同位置之间保持平行；标准平面反射镜2调节通过调节二维旋转调节架6来实现；标准球面反射镜4的球心和被测大口径抛物面镜焦点位置重合校准，即在检测前的光路校准时，对被测大口径抛物面镜径向对称位置进行采样检测，通过判断角度值的对称性，调节被测大口径抛物面镜焦点和标准球面反射镜4的球心位置共光轴；对被测大口径抛物面镜靠近中心位置进行采样检测，通过高精度测角仪1监控调节标准球面反射镜4沿光轴前后平移，使被测大口径抛物面镜焦点和标准球面反射镜4的球心位置精确重合。

检测实施过程：如图2所示，撤出校准平面反射镜3，后由高精度测角仪1发出平行光束，经过标准平面反射镜2和被测大口径抛物面镜反射后，到达标准球面反射镜4，反射后沿原光路返回，再次经过被测大口径抛物面镜和标准平面反射镜2后回到高精度测角仪1，这样高精度测角仪1就能测出发出平行光束和返回平行光束之间的角度差，根据不同位置采样检测得到的角度差值，拟合出K值。

Claims (4)

1、一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：包括高精度测角仪(1)、标准平面反射镜(2)、校准平面反射镜(3)、标准球面反射镜(4)、平移台(5)、二维旋转调节架(6)；高精度测角仪(1)能输出一定口径的标准平行光束，经检测光路后，返回到高精度测角仪(1)，测得标准平行光束往返夹角；标准平面反射镜(2)通过二维旋转调节架(6)安装在平移台(5)上能作高精度平移运动；标准球面反射镜(4)的球心位置需要调节到与被测大口径抛物面镜的焦点位置重合；

检测时，高精度测角仪(1)发出平行光束，经过标准平面反射镜(2)和被测大口径抛物面镜反射后，到达标准球面反射镜(4)，反射后沿原光路返回，再次经过被测大口径抛物面镜和标准平面反射镜(2)后回到高精度测角仪(1)，这样高精度测角仪(1)就能测出发出平行光束和返回平行光束之间的角度差，根据不同位置采样检测得到的角度差值，可以拟合出被测大口径抛物面镜的K值系数。

2、根据权利要求1所述的一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：所述校准平面反射镜(3)在作为标准平面反射镜(2)在不同位置反射平行光束的方向基准时，引入光路；实际检测时，撤出光路。

3、根据权利要求1所述的一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：所述二维旋转调节架(6)能够使标准平面反射镜(2)左右和俯仰旋转。

4、根据权利要求1所述的一种检测大口径抛物面镜K值系数的装置，其特征在于：所述标准球面反射镜(4)的球心与被测大口径抛物面镜的焦点重合的调节方法为：对被测抛物面镜径向对称位置采样检测，对比对称位置的角度差异，调节焦点和球心位置共光轴；对被测抛物面靠近中心位置采样检测，通过高精度测角仪(1)监控调节标准球面反射镜(4)沿光轴前后平移，使焦点和球心位置精确重合。

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