CN107462402A - 一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法 - Google Patents

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李俊峰
谢京江
宋淑梅
陈亚
宣斌
张红
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005—Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors

Abstract

本发明提供了一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测和标定方法，属于光学检测技术领域，可以解决离轴抛物面反射镜几何参数难以高精度测量和标定问题，实现其几何参数的低成本、高精度快速检测和标定。

Description

一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法
技术领域
本发明属于光学检测技术领域，具体涉及一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法。
背景技术
非球面光学元件具有光学系统设计灵活、成像质量好、光能损失少、仪器小型化、轻量化、系统更加简洁及在校正像差上具有独特的优点，特别是离轴三反光学结构形式不仅可以提高系统的空间分辨率，而且能够满足大视场要求，因此被广泛的应用到军事侦察、空间遥感及深空探测等领域。
在这些结构形式中，离轴抛物面反射镜核心光学元件之一，其顶点曲率半径、离轴量等光学参数的公差要求严格，需要在加工检测中对检测光路进行高精度的检测和标定，为了确保整个光学系统的性能，离轴抛物面反射镜的几何参数检测的准确性至关重要，需要寻求一种高精度、高可靠性且通用性好的几何参数检测和标定方法。
目前，离轴抛物面反射镜几何参数的测量和标定方法分为非接触式测量和接触式测量。非接触式测量主要是基于光波面的自准直干涉测量，非球面的几何参数是由检测数据拟合得到的，而且需要设计和加工辅助检测和计算系统，成本高、操作比较复杂；接触式测量一般使用三坐标测量机或激光跟踪仪即可实现，测量的准确性与建立的测量物理模型和数据处理方法有关。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测和标定方法，解决离轴抛物面反射镜几何参数难以高精度测量和标定问题，并可实现低成本、高精度的快速检测和标定。
一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法，采用如下检测系统进行检测和标定：
采用标准平面反射镜(8)置于待检测的离轴抛物面反射镜(6)的反射面之前；采用干涉仪(1)放置于离轴抛物面反射镜(6)的反射光路中；使干涉仪(1)发出的球面波的球心与离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置重合；
所述检测标定方法具体包括如下步骤：
步骤一、调整干涉仪(1)、离轴抛物面反射镜(6)和标准平面反射镜(8)的相对位置，干涉仪(1)发出的球面波传播至离轴抛物面反射镜(6)后经其反射面反射至标准平面反射镜(8)，并被其反射面(7)原向反射至离轴抛物面反射镜(6)，最终被返回至干涉仪(1)，并在干涉仪(1)中形成干涉条纹；再通过微调离轴抛物面反射镜(6)和标准平面反射镜(8)的相对位置，使干涉条纹变成零级且使波像差最小；
步骤二、将标准定标球体(3)放置在离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置，作为球面反射镜将干涉仪(1)发出的球面波反射回干涉仪(1)并形成干涉条纹，微调标准定标球体(3)的位置，使干涉条纹为零级；
步骤三、采用柔性三坐标测量臂(4)分别测量标准定标球体(3)的球体数据、检测离轴抛物面反射镜(6)的球体数据、检测离轴抛物面反射镜(6)的离轴抛物面外圆柱(5)的柱面数据和检测标准平面反射镜(8)的反射面(7)的平面数据；
步骤四、应用柔性三坐标测量臂(4)自带的测量分析软件，由步骤三测量的标准定标球体(3)的球体数据构造出其球心A的坐标数据，即为该检测系统中离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置数据；由离轴抛物面外圆柱(5)数据构造圆柱轴线数据，并将该圆柱轴线与离轴抛物面反射镜(6)的反射镜面相交点，构造出被检离轴抛物面反射镜(6)反射面中心位置B坐标数据；通过离轴抛物面反射镜(6)的反射面中心点B做反射面(7)的垂直直线；
步骤五、由步骤四得到的离轴抛物面反射镜(6)的焦点A和其镜面中心点B的坐标值以及过离轴非球面反射镜6的中心点B垂直于反射面(7)的垂线方程，然后计算得到离轴抛物面反射镜(6)的实测焦距L1以及焦点到所述垂直直线的距离即为离轴量L2，完成检测标定。
较佳的，重复步骤三、四、五，测量多组数据取平均值，作为最终的检测标定结果。
本发明具有如下有益效果：
本发明应用三坐标测量臂的高精度、便携式等优点来精确的测量离轴抛物面的焦距和离轴量，应用三坐标测量臂测量和构造检测系统中的点、线、面等基准信息，从而计算得出离轴非球面的相关参数信息，并给出相关检测、构造和计算的精度分析。引入了标准定标球体3，使得检测系统的焦点位置可测；建立一套操作简单，数据处理简明的用于测量离轴抛物面反射镜的焦距和离轴量参数的数学模型，可实现高精度，快速的离轴抛物面反射镜的几何参数检测。
附图说明
图1为本发明所述采用柔性三坐标测量臂测量离轴抛物面反射镜参数的检测示意图。
其中：1-干涉仪，2-干涉仪标准镜头，3-标准定标球体，4-柔性三坐标测量臂，5-离轴抛物面反射镜外圆柱，6-离轴抛物面反射镜，7-反射面，8-标准平面反射镜，A-标准定标球体中心位置，B-离轴抛物面反射镜中心位置。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的离轴抛物面反射镜自准直检验原理：由干涉仪1的干涉仪标准镜头2发出的球面波经过被检离轴抛物面反射镜6后垂直入射到标准平面反射镜镜面7上，然后自准直返回，再次经过被检离轴抛物面反射镜后回到干涉仪，与干涉仪中的参考光形成干涉，实现干涉检验。
结合图1说明具体实施方式，采用柔性三坐标测量臂测量离轴抛物面的几何参数，该方法基于如下检测系统实现：标准平面反射镜8的反射面7与离轴抛物面反射镜6的反射面相对；干涉仪1的镜头朝向离轴抛物面反射镜6的反射面；干涉仪1发出的球面波的球心与离轴抛物面反射镜6的焦点位置重合。干涉仪1发出的球面波传播至离轴抛物面反射镜6后经其反射面反射至标准平面反射镜8，并被其反射面7原向反射至离轴抛物面反射镜6，最终被返回至干涉仪1，并在干涉仪1中与发射的球面波发射干涉。
本发明的检测标定方法具体包括如下步骤：
步骤一、调整干涉仪1、被检离轴抛物面反射镜6和标准平面反射镜8的相对位置，使得由干涉仪1通过干涉仪标准镜头2发出的标准球面波经过被检离轴抛物面反射镜6和标准平面反射镜8后自准直返回到干涉仪1中，形成干涉条纹，通过多次微调被检离轴抛物面反射镜6和标准平面反射镜8的相对位置，使干涉条纹变成零级且使波像差(波像差可通过干涉仪1中自带软件进行读取)最小。
步骤二、将标准定标球体3放置在离轴抛物面反射镜6的焦点位置，作为球面反射镜将干涉仪1发出的球面波反射回干涉仪1并形成干涉条纹，微调标准定标球体3的位置，使干涉条纹为零级。
步骤三、采用柔性三坐标测量臂4测量标准定标球体3的球体数据、检测离轴抛物面反射镜6球体数据、检测离轴抛物面反射镜6的离轴抛物面外圆柱5的柱面数据和检测标准平面反射镜镜面7的平面数据。
步骤四、应用柔性三坐标测量臂4自带的测量分析软件，由步骤三测量的标准定标球体3的球体数据构造出其球心A的坐标数据，即为该检测系统中离轴抛物面反射镜6的焦点位置数据；由离轴抛物面外圆柱5数据构造圆柱轴线数据，并将该圆柱轴线与离轴抛物面反射镜6的反射镜面相交点，构造出被检离轴抛物面反射镜6反射面中心位置B坐标数据；通过离轴抛物面反射镜6的反射面中心点B做标准平面反射镜镜面7的垂直直线。
步骤五、由步骤四可以得到被检离轴抛物面反射镜6的焦点A和其镜面中心点B的坐标值以及过被检离轴非球面反射镜6的中心点B垂直于标准平面反射镜镜面7的垂线方程，通过点到点距离和点到直线距离计算得到离轴抛物面反射镜6的实测焦距L1和离轴量L2。
步骤六、重复步骤三、四、五，测量多组数据取平均值。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法，其特征在于，采用如下检测系统进行检测和标定：
采用标准平面反射镜(8)置于待检测的离轴抛物面反射镜(6)的反射面之前；采用干涉仪(1)放置于离轴抛物面反射镜(6)的反射光路中；使干涉仪(1)发出的球面波的球心与离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置重合；
所述检测标定方法具体包括如下步骤：
步骤一、调整干涉仪(1)、离轴抛物面反射镜(6)和标准平面反射镜(8)的相对位置，干涉仪(1)发出的球面波传播至离轴抛物面反射镜(6)后经其反射面反射至标准平面反射镜(8)，并被其反射面(7)原向反射至离轴抛物面反射镜(6)，最终被返回至干涉仪(1)，并在干涉仪(1)中形成干涉条纹；再通过微调离轴抛物面反射镜(6)和标准平面反射镜(8)的相对位置，使干涉条纹变成零级且使波像差最小；
步骤二、将标准定标球体(3)放置在离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置，作为球面反射镜将干涉仪(1)发出的球面波反射回干涉仪(1)并形成干涉条纹，微调标准定标球体(3)的位置，使干涉条纹为零级；
步骤三、采用柔性三坐标测量臂(4)分别测量标准定标球体(3)的球体数据、检测离轴抛物面反射镜(6)的球体数据、检测离轴抛物面反射镜(6)的离轴抛物面外圆柱(5)的柱面数据和检测标准平面反射镜(8)的反射面(7)的平面数据；
步骤四、应用柔性三坐标测量臂(4)自带的测量分析软件，由步骤三测量的标准定标球体(3)的球体数据构造出其球心A的坐标数据，即为该检测系统中离轴抛物面反射镜(6)的焦点位置数据；由离轴抛物面外圆柱(5)数据构造圆柱轴线数据，并将该圆柱轴线与离轴抛物面反射镜(6)的反射镜面相交点，构造出被检离轴抛物面反射镜(6)反射面中心位置B坐标数据；通过离轴抛物面反射镜(6)的反射面中心点B做反射面(7)的垂直直线；
步骤五、由步骤四得到的离轴抛物面反射镜(6)的焦点A和其镜面中心点B的坐标值以及过离轴非球面反射镜6的中心点B垂直于反射面(7)的垂线方程，然后计算得到离轴抛物面反射镜(6)的实测焦距L1以及焦点到所述垂直直线的距离即为离轴量L2，完成检测标定。
2.如权利要求1所述的一种离轴抛物面反射镜几何参数的检测标定方法，其特征在于，重复步骤三、四、五，测量多组数据取平均值，作为最终的检测标定结果。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110940488A (zh) * 2019-11-11 2020-03-31 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种WolterⅠ型非球面反射镜角分辨率检测系统及方法
CN111189386A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 离轴抛物面反射镜干涉测量面形投影畸变的修正方法
CN111664803A (zh) * 2020-06-04 2020-09-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种离轴抛物面反射镜快速检测方法及装置
CN112254938A (zh) * 2020-10-29 2021-01-22 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种离轴抛物镜光轴检测装置及检测方法
CN116026255A (zh) * 2023-02-15 2023-04-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种无像差点检测光路的粗调装置及粗调方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104359655A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 上海现代先进超精密制造中心有限公司 离轴抛物面镜焦距的检测装置与检测方法
CN104764410A (zh) * 2015-03-31 2015-07-08 中国科学院上海技术物理研究所 一种离轴抛物面离轴量的测量装置及方法
CN104964648A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 离轴抛物面镜关键参数的标定系统及方法
CN105157578A (zh) * 2015-07-10 2015-12-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 测量离轴抛物面主反射镜离轴量和离轴角的系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104359655A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 上海现代先进超精密制造中心有限公司 离轴抛物面镜焦距的检测装置与检测方法
CN104764410A (zh) * 2015-03-31 2015-07-08 中国科学院上海技术物理研究所 一种离轴抛物面离轴量的测量装置及方法
CN105157570A (zh) * 2015-03-31 2015-12-16 中国科学院上海技术物理研究所 一种离轴抛物面离轴量的测量装置及方法
CN104964648A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 离轴抛物面镜关键参数的标定系统及方法
CN105157578A (zh) * 2015-07-10 2015-12-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 测量离轴抛物面主反射镜离轴量和离轴角的系统及方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110940488A (zh) * 2019-11-11 2020-03-31 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种WolterⅠ型非球面反射镜角分辨率检测系统及方法
CN110940488B (zh) * 2019-11-11 2020-11-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种WolterⅠ型非球面反射镜角分辨率检测系统及方法
CN111189386A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 离轴抛物面反射镜干涉测量面形投影畸变的修正方法
CN111189386B (zh) * 2020-01-13 2021-07-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 离轴抛物面反射镜干涉测量面形投影畸变的修正方法
CN111664803A (zh) * 2020-06-04 2020-09-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种离轴抛物面反射镜快速检测方法及装置
CN111664803B (zh) * 2020-06-04 2021-05-18 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种离轴抛物面反射镜快速检测方法及装置
CN112254938A (zh) * 2020-10-29 2021-01-22 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种离轴抛物镜光轴检测装置及检测方法
CN116026255A (zh) * 2023-02-15 2023-04-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种无像差点检测光路的粗调装置及粗调方法

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