[发明专利]共轭校正检验非球面镜的光学系统及理论

权利要求书

1.一种共轭校正检验非球面镜的光学系统，包括校正透镜(2)和自准校正透镜(3)，待检非球面镜(1)有两个不消球差的共轭点，即共轭后点O′和共轭前点O″，其特征在于，

由检测设备发出的光线经校正透镜(2)后至待检非球面镜(1)反射至自准校正透镜(3)，并由自准校正透镜(3)中的镀有半透半反膜的透镜面反射回待检非球面镜(1)，再经待检非球面镜(1)反射到自准校正透镜(3)，经自准校正透镜(3)透射和校正透镜(2)透射原路回到检测设备；

校正透镜(2)将检测设备发出的光线成像于待检非球面镜(1)的共轭后点O′或共轭前点O″上，该点作为待检非球面镜的共轭物点；待检非球面镜(1)将共轭物点成像于另一个共轭点上，该点为共轭像点；共轭前点O″和共轭后点O′共轭为物像关系点；按两个共轭点划分区间成共轭后点、共轭前点、共轭前后点之间为中区O′O″、共轭后点后为后区和共轭前点前为前区，共轭校正检验的共轭前后点和前区、中区、后区三个区间是相关的；校正透镜(2)和自准校正透镜(3)二者生成的球差校正待检非球面镜(1)在两个共轭点生成的球差；自准校正透镜(3)放置在共轭后点O′，共轭前点O″，中区、后区或前区区间；光栏位于自准校正透镜(3)的自准面上，自准面镀有半透半反膜，光线两次经过待检非球面镜(1)。

2.根据权利要求1所述的共轭校正检验非球面镜的光学系统，其特征在于：所述的校正透镜(2)和自准校正透镜(3)可合并成一个透镜。

3.一种基于权利要求1所述的共轭校正检验非球面镜的光学系统的共轭校正检验非球面镜理论，其特征在于：所述校正透镜(2)和自准校正透镜(3)规化参数确定方法如下：

所述的各参数定义为h₀为光线在待检非球面镜(1)上的入射高度，h_校为光线在校正透镜(2)上的入射高度，h_自校为光线在自准校正透镜(3)上的入射高度，r₀为待检非球面镜(1)顶点的曲率半径，u₀为待检非球面镜(1)曲率中心到待检非球面镜(1)半口径处与光轴孔径角，u和u′为入射和反射待检非球面镜(1)光线与光轴孔径角，n和n′为入射和反射待检非球面镜(1)光线的折射率n＝1,n′＝-1；O′点和O″点互为物像关系的两个共轭点，O′点为共轭后点，O″点为共轭前点；l为共轭前截距，l′为共轭后截距，和K_非为待检非球面镜(1)的初级球差参量，e²为待检非球面镜(1)的偏心率平方，S_1非为待检非球面镜(1)的初级球差系数，P_校为校正透镜(2)的初级球差参量，S_1校为校正透镜(2)的初级球差系数，为自准校正透镜(3)的初级球差参量，S_1自校为自准校正透镜(3)的初级球差系数，S₁为检验系统的初级球差系数；h₀、h_校、h_自校、r₀、u₀、u、u′、n、n′、l、l′、K_非、e²、S_1非、P_校、S_1校、S_1自校各个参数之间关系如下述公式，

规化条件

对于凹非球面镜，u₀＝1,h₀＝-1,r₀＝-1；

对于凸非球面镜，u₀＝1,h₀＝1,r₀＝1；

利用近轴公式，对凸凹待检非球面镜,

h₀＝lu＝l′u′ (3)

u′+u＝2 (5)

待检非球面镜(1)初级球差参量和K_非与初级球差系数S_1非关系如公式(8)，

将公式(6)和公式(7)带入初级球差系数S_1非表示公式(8)中，可以得出公式(9)，

S_1非＝2h₀[e²-(1-u)²]＝2h₀[e²-(u′-1)²] (9)

对于凹待检非球面镜，r₀＝-1,h₀＝-1，公式(9)变为公式(10)，

S_1非＝-2[e²-(1-u)²]＝2[(1-u)²-e²]≠0 (10)

对于凸待检非球面镜，r₀＝1,h₀＝1，公式(9)变为公式(11)，

S_1非＝2[e²-(1-u)²]≠0 (11)

光学系统初级球差系数S₁与S_1非、S_1校、S_1自校关系为

对于凹待检非球面镜，公式(12)变为公式(13)，

对于凸待检非球面镜，公式(12)变为公式(14)，

给定初始h_校、h_自校、u参数值，通过解算公式(2)、公式(3)、公式(4)、公式(5)和公式(13)、(14)可以求出校正透镜(2)和自准校正透镜(3)的规化参数P_校和