[发明专利]一种离轴光学非球面镜顶点半径的测量方法和装置

权利要求书

1.一种离轴光学非球面镜顶点半径的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤i：利用离轴非球面镜上不同点法线与光轴交点不同的特性并结合光的反射镜定律和三角函数关系，求出离轴非球面镜上采用点的法线与光轴夹角、口径高度；根据非球面公式并求导，建立非球面几何参数与法线的数学模型；

步骤ii：测量数据多点采样，并覆盖整个离轴非球面口径范围；根据数学模型，采用最小二乘方法进行数据处理和求解。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述非球面几何参数包括：顶点半径、二次系数和高次系数。

3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于，该测量方法具体包括：

发射机上的激光器发出的细光束经过离轴非球面镜上的P_i点反射回到光轴上，水平驱动并转动接收机，使得光束能够进入到接收机的近远心镜头中，并在CCD相机上成像；

通过发射机、接收机、绕光轴旋转轴系的编码器分别读出：出射光束与光轴夹角α_i，发射光束与光轴夹角β_i、绕光轴的夹角γ_i，并用光栅尺测量出发射机和发射机的轴向距离L_i；

根据测量得到的α_i，β_i、γ_i、L_i，根据三角关系，计算得到离轴非球面镜上P_i点发射机和接收机的夹角θ_i；

求得离轴非球面镜在P_i处的法线与光轴的夹角Ф_i

在整个非球面镜的口径内，用测量装置进行多次采点采样，将测量的四个参数α_i、β_i、γ_i、L_i分别代入到离轴非球面镜的曲面方程中；

采用最小二乘法进行求解，得到离轴非球面镜的几何参数。

4.权利要求1-3任意一项的离轴光学非球面镜顶点半径的测量方法的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：测量主体回转支架、绕光轴旋转轴系、发射机、接收机；

所述测量主体回转支架用来安装所述绕光轴旋转轴系、发射机和接收机；

所述绕光轴旋转轴系可以绕光轴一定角度的旋转，包括转动驱动电机、编码器、精密轴系和支撑结构件；

所述发射机可以沿轴水平移动和垂轴旋转，包括沿轴水平方向移动的驱动电机，光栅尺，垂直光轴的旋转电机和编码器，准直的细光束激光器；

所述接收机可以沿轴水平移动和垂轴旋转，包括沿轴水平方向移动的驱动电机和光栅尺，垂直光轴的旋转电机和编码器，接收准直的细光束的近远心镜头和CCD相机。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，该测量装置垂直于光轴或者平行于光轴设置。