[发明专利]可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测领域，涉及一种离轴量测量的系统及方法，尤其涉及一种可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统及方法。

背景技术

随着航天、航空事业的不断发展，光学系统形式从传统的同轴系统向离轴多反射式光学系统发展。对于离轴多反射光学系统，由于离轴反射镜中心光轴部分缺失，给系统穿心带来困难，造成系统同轴度降低，像质较难达到设计要求。如果已知离轴反射镜的离轴量大小，通过机械精确定位的方式实现反射镜的初始定位，定位精度约为0.05mm；再通过计算机辅助装调的方法即可实现反射镜的精确定位。但是离轴反射镜的离轴量在加工过程中的测量精度为mm量级，使得初始定位精度太低，不能满足使用计算机辅助装调的条件，从而难以实现反射镜的精确定位。因此，通过精确测量离轴反射镜的离轴量大小对于离轴反射镜的装配是十分必要的。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种测量精度高的可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统及方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统，其特殊之处在于：所述系统包括成像测量装置、立式转台、连接板、二维平移台以及光栅尺；所述二维平移台通过连接板设置在立式转台上并随立式转台绕立式转台的旋转轴进行旋转；待测离轴反射镜设置在二维平移台上并在二维平移台上进行二维运动；所述光栅尺的一端固定在连接板上，另一端止靠在平移台上；所述成像测量装置的光轴与立式转台的转轴是重合的。

上述成像测量装置包括十字分划板目标、CCD、附加镜以及相对于十字分划板的位置可进行调整的自准直光管；所述十字分划板目标、自准直光管以及附加镜依次设置在同一光轴上；所述自准直光管与CCD电性相连。

上述成像测量装置还包括直线运动导轨，所述自准直光管至于直线运动导轨上并沿导轨是轴向进行直线移动。

上述附加镜是具有会聚功能的透镜或透镜组。

上述二维平移台的精度不低于0.005mm；所述光栅尺的精度不低于0.01mm；所述自准直光管的自准精度不低于0.5”。

一种基于如上所述的可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统的测量方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：

1）搭建如权利要求4所记载的可实现离轴反射镜离轴量精确测量的系统；

2）通过光栅尺记录待测离轴反射镜切断面母线与立式转台的旋转轴重合时待测离轴反射镜的位置D1；

3）通过光栅尺记录待测离轴反射镜的光轴与立式转台的旋转轴重合时待测离轴反射镜的位置D2；

4）采用游标卡尺测量待测离轴反射镜的通光口径D3，所述游标卡尺的测量精度不低于0.01mm；

5）根据公式D=|D2-D1|+D3/2计算得到待测离轴反射镜的离轴量D。

上述步骤2）的具体实现方式是：

2.1）调节自准直光管的高度，使附加镜聚焦在待测离轴反射镜的切断面上；

2.2）通过二维平移台调整待测离轴反射镜的位置，使立式转台在旋转过程中，切断面棱边在CCD靶面上的成像静止，确保待测离轴反射镜的切断面母线与立式转台的旋转轴重合；

2.3）通过光栅尺读数记录待测离轴反射镜切断面母线与立式转台的旋转轴重合时待测离轴反射镜的位置D1。

上述步骤3）的具体实现方式是：

3.1）调节自准直光管的高度，使得附加镜的焦点与待测离轴反射镜的球心重合，所述自准直光管发出的十字分划板目标经过待测离轴反射镜反射后沿原路返回，在CCD可以观察到待测离轴反射镜所反射的自准像；

3.2）通过二维平移台调整待测离轴反射镜的位置，使得步骤3.1）中所形成的自准像在CCD视场中静止，确保待测离轴反射镜的光轴与立式转台的旋转轴重合；

3.3）通过光栅尺读数记录待测离轴反射镜的光轴与立式转台的旋转轴重合时待测离轴反射镜的位置D2。

上述步骤3.1）中当待测离轴反射镜的光轴与立式转台的旋转轴重合时，所述附加镜需满足D’/f>D/R；

其中D’是附加镜的通光口径；

f是附加镜的焦距；

D是待测离轴反射镜的离轴量；

R是待测离轴反射镜的半径。