[发明专利]一种复杂光学曲面几何参量的精确测试装置及方法

权利要求书

1.一种光学曲面测试装置，其特征在于：包括激光跟踪仪(1)、激光干涉仪(2)、折转镜(3)和补偿元件(4)，所述激光跟踪仪(1)用于测试折转镜(3)、补偿元件(4)、待测光学曲面(5)的所有可测基准面，并依据测试结果在软件中建模。

2.如权利要求1所述的复杂光学曲面几何参量的精确测试装置，其特征在于：还包括调整机构，所述调整机构用于承载所述待测光学曲面。

3.如权利要求1所述的复杂光学曲面几何参量的精确测试装置，其特征在于：激光干涉仪(2)、折转镜(3)、补偿元件(4)、待测光学曲面(5)、调整机构(6)之间的位置和角度可调。

4.如权利要求1所述的复杂光学曲面几何参量的精确测试装置，其特征在于：激光跟踪仪(1)的靶标球放置在干涉仪焦点(F)附近。

5.如权利要求4所述的复杂光学曲面几何参量的精确测试装置，其特征在于：还包括面阵探测器，所述面阵探测器(7)依次放置在待测光学曲面十字正交位置的反射镜四个方向的侧壁上，分别接收补偿元件(4)投射在反射镜四个侧壁的十字叉丝，接收四幅十字叉丝图像并应用质心法提取质心。

6.一种复杂光学曲面几何参量的精确测试的方法，其特征在于：

1)调整干涉检验光路中激光干涉仪(2)、折转镜(3)、补偿元件(4)、待测大口径复杂光学曲面(5)、调整机构(6)之间的相对位置和相对角度，使得激光干涉仪(2)检测得到的复杂曲面面形的均方根误差最小且离焦量为零；

2)利用激光跟踪仪(1)测试折转镜(3)、补偿元件(4)、待测大口径复杂光学曲面(5)的所有可测基准面，并依据测试结果在软件中建模；

3)将激光跟踪仪(1)的靶标球放置在干涉仪焦点(F)附近，使得靶标球的球心大致与干涉仪焦点(F)重合，调整靶标球使得激光干涉仪(2)发出的球面波前经靶标球表面反射回激光干涉仪(2)内部并与参考光发生干涉，当干涉条纹为零条纹时，表明此时靶标球的球心与干涉仪焦点(F)已高精度地重合，利用激光跟踪仪(1)测量测试靶标球的坐标；

4)基于步骤3)中测试得到的干涉仪焦点(F)的位置，在软件中建模仿真，并基于折转镜(3)的反射面做镜像运算，得到干涉仪焦点(F)的像点(F’)；

5)通过运算得到干涉仪焦点的像点(F’)到待测大口径复杂光学曲面(5)顶点之间的距离(L)；

6)将步骤5)中得到的待测大口径复杂光学曲面(5)顶点之间的距离(L)代入复杂光学曲面干涉检验光学设计文件中并进一步优化待测反射镜的顶点曲率半径，最终得到待测复杂光学曲面的顶点曲率半径实测值(R)。

7.如权利要求6所述的一种大口径复杂光学曲面几何参量的精确测试的方法，其特征在于：

a)将面阵探测器(7)依次放置在待测复杂光学曲面十字正交位置的反射镜四个方向的侧壁上，分别接收补偿元件(4)投射在反射镜四个侧壁的十字叉丝，接收四幅十字叉丝图像并应用质心法提取质心；

b)将步骤a)中计算得到的四个点的坐标输入之前所建的模型中，并将激光跟踪仪(1)所测补偿元件的特征运用几何运算投影得到反射镜的光轴，分别计算四个点到光轴的距离即可得到大口径复杂光学曲面的离轴量(d)和偏心(Δ)。