CN105510002A - 透射球面波镜头拟合光轴的确定方法 - Google Patents

透射球面波镜头拟合光轴的确定方法 Download PDF

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Abstract

透射球面波镜头拟合光轴的确定方法属于光学集成技术领域，通过干涉仪、标定球面镜、平面反射镜和定心仪等装置确定透射球面波镜头拟合光轴的方法。该方法将球面波前误差最小时的入射光方向作为透射球面波镜头的拟合光轴方向，将此时球面波前球心位置作为拟合光轴的一个点，由此确定拟合光轴的方向和位置。最终，实现将透射球面波镜头的光轴基准转移至精密转台的转轴，从而方便透射球面波镜头与其他光学镜头集成和装配。利用上述方法确定的透射球面波镜头拟合光轴，不仅可以反映每个表面面倾斜对镜头光轴的影响，而且可以直接反映每个表面面倾斜对镜头最终光学性能的影响，因此在上述拟合光轴下工作的透射球面波镜头可以发挥其最佳光学性能。

Description

透射球面波镜头拟合光轴的确定方法
技术领域
本发明属于光学集成技术领域，具体涉及一种透射球面波镜头拟合光轴的确定方法。
背景技术
高精度光学系统通常由多组光学镜头组成，光学镜头之间高精度集成和装配是确保光学系统最终性能指标的重要环节，而合理确定每组光学镜头的拟合光轴是镜头之间进行集成装配的前提和依据。透射球面波镜头是组成高精度光学系统的一种常用镜头类型，该镜头入射光为平面波，出射光为小像差球面波。
现有技术中，通常利用定心仪实测透射球面波镜头每个光学元件表面的面倾斜和球心坐标位置，通过加权最小二乘法计算所有球心的最佳拟合直线，将该拟合直线作为透射球面波镜头的拟合光轴。每个球心的权重可以根据该表面的曲率半径R确定，如1/R。利用上述方法确定透射球面波镜头的拟合光轴，可以一定程度反映每个表面面倾斜对镜头理想光轴的影响，但并不能直接反映每个表面面倾斜对镜头最终光学性能的影响，因此在上述拟合光轴下工作的透射球面波镜头可能并未发挥其最佳光学性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种透射球面波镜头拟合光轴的确定方法，该方法将球面波前误差最小时的入射光方向作为透射球面波镜头的拟合光轴方向，将此时球面波前球心位置作为拟合光轴的一个点，由此确定拟合光轴的方向和位置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
透射球面波镜头拟合光轴的确定方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：搭建透射球面波镜头的球面波前误差干涉检测装置，包括干涉仪、平面标准镜头、透射球面波镜头和标定球面镜；将平面标准镜头安装在干涉仪上，透射球面波镜头集成在干涉检测装置中，调整标定球面镜位置使干涉仪的干涉图为零条纹，检测透射球面波镜头的波前误差；调整透射球面波镜头倾斜，并相应调整标定球面镜使干涉图为零条纹，再次检测透射球面波镜头波前误差，重复该过程，直至透射球面波镜头波前误差达到最小值；此时，入射光方向即透射球面波镜头的拟合光轴方向，且标定球面镜球心与透射球面波镜头的球面波前球心重合；
步骤二：确定最小波前误差对应的透射球面波镜头姿态之后，在透射球面波镜头上方安装平面反射镜，调整透射球面波镜头倾斜姿态使平面反射镜与平面标准镜头形成的干涉条纹为零条纹，此时平面反射镜法线与透射球面波镜头拟合光轴平行；
步骤三：利用定心仪测量平面反射镜的法线方向，并调整平面反射镜、透射球面波镜头和标定球面镜的整体姿态，使平面反射镜法线与精密转台的转轴平行；取走平面反射镜，利用定心仪测量标定球面镜的球心位置，调整透射球面波镜头和标定球面镜的整体位置，确保倾斜姿态不变，使标定球面镜球心与精密转台的转轴重合，实现透射球面波镜头拟合光轴的确定方法。
本发明的有益效果是：本发明提出一种结合干涉仪、标定球面镜、平面反射镜和定心仪等装置以确定透射球面波镜头拟合光轴的方法。该方法将球面波前误差最小时的入射光方向作为透射球面波镜头的拟合光轴方向，将此时球面波前球心位置作为拟合光轴的一个点，由此确定拟合光轴的方向和位置。最终，实现将透射球面波镜头的光轴基准转移至精密转台的转轴，从而方便透射球面波镜头与其他光学镜头集成和装配。利用上述方法确定的透射球面波镜头拟合光轴，不仅可以反映每个表面面倾斜对镜头光轴的影响，而且可以直接反映每个表面面倾斜对镜头最终光学性能的影响，因此在上述拟合光轴下工作的透射球面波镜头可以发挥其最佳光学性能。
附图说明
图1本发明透射球面波镜头拟合光轴确定方法的示意图。
图中：1、干涉仪，2、平面标准镜头，3、透射球面波镜头，4、标定球面镜，5、平面反射镜，6、定心仪和7、精密转台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
透射球面波镜头拟合光轴的确定方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：搭建透射球面波镜头的球面波前误差干涉检测装置，如图1所示，包括干涉仪1、平面标准镜头2、透射球面波镜头3和标定球面镜4。以传统方法确定的拟合光轴为依据，将透射球面波镜头3集成在干涉检测装置中，调整标定球面镜4位置使干涉仪1的干涉图为零条纹，检测此时透射球面波镜头3的波前误差。调整透射球面波镜头3倾斜，并相应调整标定球面镜4使干涉图为零条纹，检测透射球面波镜头3波前误差，重复该过程，直至波前误差达到最小值。此时，入射光方向即透射球面波镜头3的拟合光轴方向，且标定球面镜球心4与透射球面波镜头3的球面波前球心重合。
步骤二：确定最小波前误差对应的透射球面波镜头3姿态之后，在透射球面波镜头3上方安装平面反射镜5，调整其倾斜姿态使平面反射镜5与平面标准镜头2形成的干涉条纹为零条纹，此时平面反射镜5法线与透射球面波镜头3拟合光轴平行。支撑工装与平面反射镜5的接触面平面度需足够高，以确保平面反射镜5在反复取放过程中其法线与透射球面波镜头3的拟合光轴始终平行。将平面反射镜5、透射球面波镜头3和标定球面镜4集成为一个整体，确保彼此之间相对位置的稳定性。
步骤三：利用定心仪6(包含自准直仪和精密转台7等)测量平面反射镜5的法线方向，并调整平面反射镜5、透射球面波镜头3和标定球面镜4的整体倾斜，使平面反射镜5法线与精密转台7的转轴平行。取走平面反射镜5，利用定心仪6测量标定球面镜4的球心位置，调整透射球面波镜头3和标定球面镜4的整体平移(确保倾斜姿态不变)，使标定球面镜4球心与精密转台7的转轴重合。此时，透射球面波镜头3的拟合光轴与精密转台7的转轴重合，光轴基准转移至精密转台的转轴，从而方便透射球面波镜头3与其他光学镜头集成和装配。

Claims (2)

1.透射球面波镜头拟合光轴的确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：搭建透射球面波镜头的球面波前误差干涉检测装置，包括干涉仪、平面标准镜头、透射球面波镜头和标定球面镜；将平面标准镜头安装在干涉仪上，透射球面波镜头集成在干涉检测装置中，调整标定球面镜位置使干涉仪的干涉图为零条纹，检测透射球面波镜头的波前误差；调整透射球面波镜头倾斜，并相应调整标定球面镜使干涉图为零条纹，再次检测透射球面波镜头波前误差，重复该过程，直至透射球面波镜头波前误差达到最小值；此时，入射光方向即透射球面波镜头的拟合光轴方向，且标定球面镜球心与透射球面波镜头的球面波前球心重合；
步骤二：确定最小波前误差对应的透射球面波镜头姿态之后，在透射球面波镜头上方安装平面反射镜，调整透射球面波镜头倾斜姿态使平面反射镜与平面标准镜头形成的干涉条纹为零条纹，此时平面反射镜法线与透射球面波镜头拟合光轴平行；
步骤三：利用定心仪测量平面反射镜的法线方向，并调整平面反射镜、透射球面波镜头和标定球面镜的整体姿态，使平面反射镜法线与精密转台的转轴平行；取走平面反射镜，利用定心仪测量标定球面镜的球心位置，调整透射球面波镜头和标定球面镜的整体位置，确保倾斜姿态不变，使标定球面镜球心与精密转台的转轴重合，实现透射球面波镜头拟合光轴的确定方法。
2.根据权利要求1所述的透射球面波镜头拟合光轴的确定方法，其特征在于，所述步骤二中，支撑工装与平面反射镜的接触面平面度需足够高，以确保平面反射镜在反复取放过程中其法线与透射球面波镜头的拟合光轴始终平行。将平面反射镜、透射球面波镜头和标定球面镜集成为一个整体，确保彼此之间相对位置的稳定性。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106767498A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于球面透镜面形绝对标定的被检镜装调方法及装置
CN107817088A (zh) * 2017-09-26 2018-03-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 离轴抛物镜光轴方向的标定方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005024505A (ja) * 2003-07-03 2005-01-27 Olympus Corp 偏心測定装置
CN102759442A (zh) * 2012-07-10 2012-10-31 中国科学院西安光学精密机械研究所 衍射光学元件位置色差定光轴方法
CN202522396U (zh) * 2012-03-23 2012-11-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种确定非球面反射镜光轴的系统
KR101379677B1 (ko) * 2007-10-04 2014-04-01 삼성전자주식회사 구면파 발생 간섭계를 이용한 비구면렌즈의 편심 측정시스템
CN104181670A (zh) * 2014-07-28 2014-12-03 中国科学院西安光学精密机械研究所 实现离轴光学系统共光轴的调整系统及方法
CN204790152U (zh) * 2015-06-25 2015-11-18 中国科学院西安光学精密机械研究所 标定非球面反射镜光轴的系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005024505A (ja) * 2003-07-03 2005-01-27 Olympus Corp 偏心測定装置
KR101379677B1 (ko) * 2007-10-04 2014-04-01 삼성전자주식회사 구면파 발생 간섭계를 이용한 비구면렌즈의 편심 측정시스템
CN202522396U (zh) * 2012-03-23 2012-11-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种确定非球面反射镜光轴的系统
CN102759442A (zh) * 2012-07-10 2012-10-31 中国科学院西安光学精密机械研究所 衍射光学元件位置色差定光轴方法
CN104181670A (zh) * 2014-07-28 2014-12-03 中国科学院西安光学精密机械研究所 实现离轴光学系统共光轴的调整系统及方法
CN204790152U (zh) * 2015-06-25 2015-11-18 中国科学院西安光学精密机械研究所 标定非球面反射镜光轴的系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王林: "高精度相机镜头光机轴线偏差检测系统开发与实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106767498A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于球面透镜面形绝对标定的被检镜装调方法及装置
CN107817088A (zh) * 2017-09-26 2018-03-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 离轴抛物镜光轴方向的标定方法及系统
CN107817088B (zh) * 2017-09-26 2020-04-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 离轴抛物镜光轴方向的标定方法及系统

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