[发明专利]一种离轴抛物面镜离轴量的测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种离轴抛物面镜离轴量的测量装置及测量方法，属于光学元器件测量技术领域。本发明针对背面垂直于光轴的离轴抛物面镜，基于激光干涉仪和激光器，利用光的直线传播原理，分别定位离轴抛物面镜机械中心和抛物面镜光轴的位置，通过对两个位置距离的测量，实现对离轴抛物面离轴量的测量。本发明能够实现在一般光学实验室中即可方便有效、高效快速的完成离轴量测量，同时，降低了测量装置的复杂性。

技术领域

本发明涉及一种离轴抛物面镜离轴量的测量装置及测量方法，属于光学元器件测量技术领域。

背景技术

在空间光学技术的发展过程中，传统同轴光学系统已经不能够满足实际生产生活中的需求。离轴光学系统是一种光圈的光轴与光圈的机械中心并不重合的光学系统。离轴光学系统由于其结构简单、无色差、口径适用范围大，已经越来越被人们所重视，并广泛地应用于辐射校准、宽波段的目标模拟及测量等工程领域中。

抛物面镜，是指反射面为一抛物面的镜，如果放一“点光源”在它的焦点上，则光为镜面反射后都将与镜的主轴平行射出；反之，如果平行于主轴的光投射到镜面上，则经反射后都将会聚于它的焦点。离轴抛物面镜作为离轴光学系统中的典型代表之一，在平行光管、激光扩束、光束聚焦等具体应用场景中都能够发挥作用。

在离轴抛物面镜的研制过程中，对其加工和测量是必不可少的环节。不同于传统同轴光学系统，离轴抛物面镜的离轴量，是其独特而重要的一项几何参量，是指离轴抛物面镜机械中心距抛物面镜光轴的距离。对该参量的测量具有很重要的意义。

现阶段，大多数对离轴抛物面镜的离轴量测量方法都比较复杂，流程也较为繁琐，对实验室条件要求较高，并且很多情况下都需要用到经纬仪。现有测量方法，通常在使用激光干涉仪和平面反射镜对离轴抛物面镜进行标定之后，再借助一台或多台经纬仪对离轴抛物面镜焦点位置和其他特征点位置(如抛物面镜面边缘)成像，并分别记录下经纬仪在各特征点处的位置，最后测量各位置之间距离从而得出离轴量。此类方法十分依赖于经纬仪的使用，且在测量过程中对经纬仪的操作较为复杂。例如，CN106932179A公开的一种基于光栅尺与经纬仪标定离轴抛物面镜离轴量的方法及装置，通过经纬仪确定离轴抛物面镜的特征位置，再配合光栅尺测量离轴抛物面镜的离轴量，虽然可以精确测量离轴量，但这对于很多光学实验室来说既不易操作，又可能缺少所需的经纬仪设备，总体来说可行性较低。

发明内容

本发明针对背面垂直于光轴的离轴抛物面镜，旨在设计一种结构简单、易于操作的离轴抛物面镜离轴量的测量装置及测量方法，能够实现在一般光学实验室中即可方便有效、高效快速的完成离轴量测量，同时，降低了测量装置的复杂性。

本发明的创新点在于：基于激光干涉仪和激光器，利用光的直线传播原理，分别定位离轴抛物面镜机械中心和抛物面镜光轴的位置，通过对两个位置距离的测量，实现对离轴抛物面离轴量的测量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种离轴抛物面镜离轴量测量装置，包括激光干涉仪、自准平面镜、激光器和倾斜平移升降台。

所述自准平面镜口径略大于待测的离轴抛物面镜。

所述倾斜平移升降台，具有水平方向一维平移、竖直方向一维升降和俯仰、偏摆二维调节功能。

所述激光器出射平行光，光束直径不大于3mm。

所述激光器固定在倾斜平移升降台上。

上述装置进行测量的方法如下：

步骤一：搭建离轴抛物面的测量光路。主截面测量光路包括激光干涉仪、自准平面镜，

主截面是指离轴抛物面镜自身子光轴与光学系统主光轴所构成的平面。副截面是指过离轴抛物面镜自身子光轴，并与主截面垂直的平面。