[发明专利]用于凸非球面反射镜检测的光路对准方法

说明书

本发明涉及一种用于凸非球面反射镜检测的光路对准方法，属于光学检测技术领域，该方法利用固定在汉德尔球后端面的刻度标记装置实现干涉仪与汉德尔球之间的粗对准，再利用干涉仪球面标准镜的猫眼像实现干涉仪与汉德尔球之间的精确对准，待干涉仪与汉德尔球之间的光路对准完成后，通过对干涉仪采集到的待检凸非球面反射镜的表面干涉图进行数据处理，根据经过数据处理后的表面干涉图的外圆数据中心和内孔数据中心是否重合来确定汉德尔球和待检凸非球面反射镜之间是否实现光路对准，从而解决了在使用汉德尔球进行凸非球面反射镜检测过程中，待检凸非球面反射镜与整个光学检测系统的对准问题。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种用于凸非球面反射镜检测的光路对准方法。

背景技术

对于同轴结构航天相机的反射镜而言，通常采用凸非球面反射镜作为相机次镜，凸非球面反射镜的面形精度、有效区域的大小及形状等直接关系到航天相机最终的成像质量和区域，因此对凸非球面反射镜的面形和有效区域的高精度检测，对整个航空相机具有非常重要的意义。

对于凸非球面反射镜的面形和有效区域的检测，通常采用以下两种方法：第一种是利用光学补偿法，使用透射式补偿器或者计算全息图(Computer GeneratedHologram，CGH)补偿器对光学元件进行检测，其中透射式补偿器在对直径较大的光学元件进行检测时，透射式补偿器的透镜的直径需要比待检光学元件大，因而增加了制造难度和成本，而CGH补偿器自身的加工特性无法测量，如果待检光学元件的非球面度较大，会导致CGH补偿器的条纹较密集，增加了加工的难度；第二种是利用弯月透镜或者汉德尔球进行的无像差点检测法，利用非球面自身的曲线特性进行无像差点检测。由于航天相机凸非球面反射镜的背部通常有一定的几何形状，因此本发明采用汉德尔球法对凸非球面反射镜进行检测。

对利用汉德尔球法进行凸非球面反射镜检测的光学系统而言，精确地控制干涉仪标准镜、汉德尔球和待检镜三者之间的相对位置关系对待检非球面的顶点曲率半径R值、非球面系数K值和有效区域的大小、形状的准确检测有非常重要的影响。通常情况下，本领域技术人员一般使用测量杆来测量干涉仪标准镜、汉德尔球和待检镜之间的轴向距离，但三者相对于光轴之间的倾斜，一般情况下并没有得到很好的控制，本领域技术人员只能通过目测的方式进行光路对准，导致三者之间往往会存在一定的倾斜和偏心，造成待检镜有效区域的大小及形状发生变化，即造成待检镜有效区域不对称，无法满足对凸非球面反射镜的面形和有效区域的高精度检测。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术只能通过目测的方式对干涉仪、汉德尔球和待检镜进行光路对准，导致三者之间往往会存在一定的倾斜和偏心，无法满足对凸非球面反射镜的面形和有效区域的高精度检测的问题，提供一种用于凸非球面反射镜检测的光路对准方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种用于凸非球面反射镜检测的光路对准方法，包括以下步骤：

将刻度标记装置贴合汉德尔球的后端面固定，且使所述刻度标记装置的刻度中心与所述汉德尔球的中心孔的中心重合；

调节所述汉德尔球的轴向位置，使干涉仪的最小出射光斑与所述刻度中心重合；

拆除所述刻度标记装置后，将拼接量块固定于所述汉德尔球的后端面，且所述拼接量块的厚度等于所述干涉仪的球面标准镜的焦点至所述汉德尔球的后端面的距离；

调节所述汉德尔球的轴向位置和倾斜角度，直至在所述干涉仪中观察到所述球面标准镜的猫眼像，并在观察到所述猫眼像后拆除所述拼接量块，完成所述干涉仪与所述汉德尔球之间的光路对准；

将待检凸非球面反射镜放置在所述干涉仪的出射光中心位置，并调节待检凸非球面反射镜的轴向位置，使所述干涉仪的出射光焦点与所述干涉仪的出射光经过所述待检凸非球面反射镜和所述汉德尔球反射后形成的反射焦点相重合；