[发明专利]四根测杆定位离轴非球面镜与零位补偿器相对位置的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测技术领域中涉及的一种利用四根测杆定位离轴非球面镜与零位补偿器相对位置的标定方法。

背景技术

随着我国国防建设和航天、航空事业的迅速发展，对非球面镜光学元件提出了更高更多的应用要求。对非球面镜面形的精密抛光加工总是伴随着检测进行，检测的结果给出与光学设计数据的误差，为进一步抛光加工提供依据。目前对非球面镜面形检测较多的是采用零位补偿器的自准直检测方法，如图1所示，包括非球面镜1，零位补偿器2，检测设备3。非球面镜1是一个反射光学元件；零位补偿器2为一个金属圆柱筒，内部装有数片光学透镜；检测设备3一般可以是干涉仪或者刀口仪。首先检测设备3发出一平面波或球面波，经过零位补偿器2后变成所需的非球面波，非球面波被非球面镜1反射后按照原路返回，经过零位补偿器2回到检测设备3，检测设备3对返回的光波进行分析，得出非球面镜面形误差信息，根据面形误差信息决定对非球面镜1的面形进行抛光加工。当从非球面镜1中选取一部分使用时，非球面镜被称作为离轴非球面镜，如图2所示，离轴非球面镜4，零位补偿器2，检测设备3构成离轴非球面镜面形检测系统。自准直面形检测方法的检测精度关键在于定位离轴非球面镜4和零位补偿器2相对位置的精度，定位精度直接影响离轴非球面镜4面形的检测精度和抛光加工精度。定位离轴非球面镜4和零位补偿器2相对位置以往主要依靠直尺测量定位。此方法利用直尺测量离轴非球面镜4和零位补偿器2数个位置的间隔，调整两者相对位置直到达到所需间隔要求。此方法操作重复性差，定位精度低。

发明内容

为了克服已有方法存在的缺陷，本发明的目的在于，在对离轴非球面镜进行精密抛光加工时，实现对离轴非球面镜中心曲率半径、二次曲面系数、高次项系数等参数的实时控制。

本发明要解决的技术问题：提供一种用四根测杆定位离轴非球面镜与零位补偿器相对位置的方法。

解决技术问题的技术方案为：第一步，搭建检测装置，如图3所示，所述检测装置包括离轴非球面镜5，零位补偿器6，检测设备7，非球面镜支架8，补偿器支架9，检测设备支架10，光学稳定平台11，第一测杆12，第二测杆13，第三测杆14，第四测杆15。在光学稳定平台11上，从左至右或从右至左依次排列安置非球面镜支架8、补偿器支架9、检测设备支架10，并将离轴非球面镜5、零位补偿器6、检测设备7分别安装在非球面镜支架8、补偿器支架9、检测设备支架10上。第二步，选取第一测杆12，第二测杆13，第三测杆14，第四测杆15在离轴非球面镜5和零位补偿器6上的预定位置：设第一测杆12在离轴非球面镜5、零位补偿器6上的预定接触点分别为a、a’，第二测杆13在离轴非球面镜5、零位补偿器6上的预定接触点分别为b、b’，第三测杆14在离轴非球面镜5、零位补偿器6上的预定接触点分别为c、c’，第四测杆15在离轴非球面镜5、零位补偿器6上的预定接触点分别为d、d’；各预定接触点选取位置为：接触点a、b位于离轴非球面镜5的左右两边的中点位置，接触点a’、b’位于零位补偿器6的左右边的中心点位置，接触点a、b与a’、b’处于同一水平高度；接触点c、d位于离轴非球面镜5上下两边的中点位置，接触点c’、d’位于零位补偿器6的上下边的中心点位置，接触点c、d的连线与接触点a、b的连线正交，接触点c’、d’的连线与接触点a’、b’的连线正交。第三步，根据离轴非球面镜5的光学设计数据计算第一测杆12，第二测杆13，第三测杆14，第四测杆15的理论长度，并按照理论长度制作第一测杆12，第二测杆13，第三测杆14，第四测杆15，其中第三测杆14与第四测杆15等长。第四步，调整补偿器支架9使零位补偿器6两端水平。第五步，调整非球面镜支架8，使离轴非球面镜5几何中心点与零位补偿器6几何中心点处于同一水平高度。第六步，保持第五步成立的前提下，调整非球面镜支架8，使第一测杆12、第二测杆13、第三测杆14、第四测杆15两端分别与零位补偿器6和离轴非球面镜5接触于预定位置。第七步，调整检测设备支架10，使检测设备7能够输出离轴非球面镜5的面形信息数据。