CN116183171A - 一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置 - Google Patents

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宋志化
黄韦斌
侯佳
强佳
周成林
张亮
何志平
舒嵘
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Abstract

本发明公开一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置。光校装置通一个分光棱镜将激光束分成90度的夹角，其中一路光束再通过平行平板玻璃后一部分激光束沿原路返回，经过分光棱镜再次将激光束分成90度的夹角，实现了三个方向光轴的检测。本专利解决了三个方向光轴检测对准的问题，也可单独使用任意两个方向的检测对准，实现了被测平面的实时高精度监控。

Description

一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置
技术领域
本发明涉及一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，特别适用于光学系统光轴与标准平面镜光轴90度或180度的配准与实时检测。
背景技术
光学系统的光轴是系统的关键技术指标之一，光轴的变化将直接影响系统的探测水平，而随着各种光学仪器设备的应用需求提高，对光学系统在光校过程中对光轴配准的精度、稳定性要求越来越高，对光学系统的标定和性能测试提出了更高的要求。在光学系统装调中，经常采用大口径标准平面镜作为光学系统光轴的参考，将光学系统光轴与标准平面镜法线标定为平行；在使用摆镜作为指向镜的光学载荷中，需要精确标定45度指向镜的位置，需要先将光学系统光轴与标准平面镜法线标定为垂直。
本发明提出的一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，基于分光棱镜的分光功能将一束激光分成90度夹角的两束激光，其中一束光经过平行平板后返回，再次分成90度夹角的两束激光，可形成三束角度相差90度的激光用于光学系统光轴的辅助安装，可以有效的进行光学系统光轴与标准平面镜的平行度或垂直度对准，并实现实时检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，用于光学系统光轴与标准平面镜的平行度或垂直度对准，用于本发明装置如附图1所示，中心位置为本发明装置，由以下部分组成：
光校装置位于被测平面之间，上下左右侧除电子自准直仪5外均为被测反射镜面，电子自准直仪5出射准直激光到分光棱镜1的b和c面上，以及入射到c面再通过平行平板2后一部分激光束沿原路返回经过分光棱镜再次将激光束分成90度的夹角的d面上，形成角度相差90度的三束激光。
本光校装置在装调过程中，进行标准平面镜法线的配准与实时检测，由以下步骤组成：
1、本发明装置的自检。
将电子自准直仪5对准分光棱镜的a面原路返回到电子自准直仪5，透射到平行平板2的e面后再次原路返回到电子自准直仪5，两路返回的十字叉丝是否重合。重合，即设备完好，可进行后续测试。
2、基准平面镜光轴与参考平面镜的法线对准
开启电子自准直仪5，调节自准直仪5，使得本专利装置本身返回的十字叉丝X1与基准平面镜返回来的十字叉丝X2同时出现在电子自准直仪5的视场中，微调本分光棱镜光校装置使得二者重合。此时查看其余两个参考平面镜返回的十字叉丝X3、X4的位置，调整两个参考平面镜的角度，使其返回的十字叉丝X3、X4与前两个十字叉丝X1、X2、重合，三个十字叉丝完全重合，即完成望远镜光学系统的基准光轴与参考平面镜法线的精细配准。
3、基准平面镜的基准光轴与与参考平面镜法线平行度和垂直度的实时检测
本专利设备整体体积较小，在望远镜光学系统和参考平面镜之间，不影响光校测试，故可以实时监控系统光轴与标准平面镜法线的平行度。基准平面镜镜与其余两个参考平面镜的方位没有变化时，基准平面镜返回的十字叉丝X2与其余三个参考平面镜返回的十字叉丝X3、X4在竖直方向仍是重合的，在水平方向相对于本分光棱镜光校装置本身的基准十字叉丝X1是对称的，仍可以监测基准平面镜光轴与参考平面镜法线的平行度和平行度。当基准平面镜与参考平面镜的方位发生变化时，基准平面镜返回的十字叉丝X2与参考平面镜返回的十字叉丝X3、X4在竖直方向分开，在水平方向相对于本分光棱镜光校装置本身的基准十字叉丝X1不对称，二者的偏差值也可以在电子自准直仪5上直接计算出来，达到了基准平面镜光轴与参考平面镜法线平行度和垂直度实时监测的目的。
该发明的特点主要体现在：
1)结构简单小巧，易于搭建。
1)可进行光学系统光轴与测试参考的标准平面镜法线平行性和垂直度的装校，也可满足光学系统光轴与测试用标准平面镜法线成指定角度的装校与测试。
附图说明
图1为本发明装置用于光校的示意图
图2为本发明装置自身光校步骤的示意图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明方法的实施例进行详细的描述。
本发明中所采用的主要器件描述如下：
1)分光棱镜1：采用ThorLab公司型号为BS013的分束立方体，分光比为50：50，波长范围为400-700nm，口径25.4mm。
2)平行平板2：定制加工，边长60mm，90度角差与塔差均优于3秒，每个面面型RMS优于λ/15@632.8nm，靠近分光棱镜的前表面镀50％透射50％的反射膜，后表面镀增透膜，波长范围为400-700nm，材料K9。
3)基准镜3：定制加工，90度角差与塔差均优于3秒，10*10*10mm，每个面面型RMS优于λ/15@632.8nm，五面镀银膜，材料K9。
4)安装底座4：定制加工用于固定设备，并可进行旋转俯仰操作。
5)电子自准直仪5：采用TRIOPTICS公司的TriAngle自准直仪，型号为TA 300-57，通光口径30mm，分辨率0.02秒，重复精度±0.05秒，精度±0.4秒。
本专利装置自身的装校的具体步骤如下：
1)固定平行平板2。利用电子自准直仪9对准基准镜3和平行平板2，调整电子自准直仪5使得返回十字叉丝居中，固定平行平板2，如附图2中步骤1所示。
2)在步骤1的基础上加入分光棱镜1。利用电子自准直仪9对准基准镜3和分光棱镜1，如附图2步骤2所示。在电子自准直仪返回图像中可以看出两个十字叉丝，调节分光棱镜2的角度，使得两个十字叉丝完全重合即可，固定分光棱镜1。

Claims (3)

1.一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，包括分光棱镜(1)，平行平板(2)、基准镜(3)，安装底板(4)、电子自准直仪(5)，其特征在于：
所述的光校装置位于被测平面之间，上下左右侧除电子自准直仪(5)外均为被测反射镜面，电子自准直仪(5)出射准直激光到分光棱镜(1)的b和c面上以及入射到c面再通过平行平板(2)后一部分激光束沿原路返回经过分光棱镜再次将激光束分成90度的夹角的d面上，形成角度相差90度的三束激光；电子自准直仪(5)出射平行激光，入射到分光棱镜(1)的a面上，反射后从b面出射入射到待测平面镜，一部分透射光经过c面后入射到待测平面镜，另一部分投射光经过平行平板(2)的e面反射后再次进入分光棱镜(1)，反射光经过分光棱镜(1)的d面后再次入射到待测平面镜，三束激光分别沿原路返回到电子自准直仪(5)中；由于路径不同，三束返回激光强度不同，三个被测平面镜返回的十字叉丝以及本光校装置自身的十字叉丝重合，即完成了三个方向光学系统光轴的对准与检测。
2.根据权利要求1所述的一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，其特征在于：所述的平行平板(2)为石英材料，前后表面的平行度优于3秒，透射波前RMS值优于λ/15，λ＝632.8nm，靠近分光棱镜的前表面镀50％透射50％的反射膜，后表面镀增透膜。
3.根据权利要求1所述的一种用于多方向光轴检测对准的分光棱镜光校装置，其特征在于：所述的分光棱镜(1)对使用波长的分光比为5：5，各通光面面形偏差RMS值优于λ/10，λ＝632.8nm。
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CN117124483A (zh) * 2023-07-13 2023-11-28 同济大学 基于在线与离线检测的自由曲面棱镜高精度补偿加工方法

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CN117124483A (zh) * 2023-07-13 2023-11-28 同济大学 基于在线与离线检测的自由曲面棱镜高精度补偿加工方法
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