[发明专利]大口径光学透镜的高精度检测方法

说明书

本发明提供了一种大口径光学透镜的高精度检测方法，该高精度检测方法基于大口径光学透镜离散多点柔性支撑机构提出，高精度检测方法包括：将透镜与支撑机构进行装调，通过定心仪检测透镜与支撑机构之间的位置偏差，通过干涉仪检测透镜的面型误差，通过微调机构调整位置偏差和面型误差，以得到调整后的透镜组件；将透镜组件作为一个整体，采用干涉仪、CGH检测元件和标准平面镜作为检测系统搭建透射波前检测光路，以检测透镜透射波前。该高精度检测方法不但能够消除支撑对透镜面型的影响，而且可以针对无法检测的表面(如凸面、非球面等)进行高精度的面型检测。

技术领域

本发明涉及地基大型光学望远镜光学检测技术及其应用领域，尤其涉及一种大口径光学透镜的高精度检测方法。

背景技术

随着天文学和科学技术的发展，对暗弱目标的探测需求，如宇宙起源大爆炸的形成与演变、星系发展及演变过程对人类的影响、近地小行星对地球的威胁实时预警、空间碎片的探测与编目等，推动了天文望远镜向大口径、大视场、宽波段方向发展。世界上已建造了多台大视场望远镜，如日本天文台8.2m昴星团望远镜(Subaru)、8.4米口径的同轴三反大视场望远镜LSST、泛星计划Pan-STARRS的两台2米级望远镜PS1和PS2、兴隆观测基地2.16米望远镜等。为了实现相对大孔径和大视场，上述望远镜的一个主要特点是采用了口径非常大的光学透镜，如LSST中最大透镜口径为1.6米。因此，大口径透镜镜面的面型对成像的像质有重要的影响，同时也是影响巡天望远镜发展的主要原因。

对于小型透镜来说，目前透镜检测方法普遍采用靠样板的方式，即通过标准曲率半径及面型完好的凸/凹球面与透镜的被测表面接触，通过牛顿测量法测量接触面积内的光圈数量来评定透镜被测量表面的面型精度，这种加工检测方式对于小口径透镜来说是非常有效的，因为小型透镜位置调整和检测非常容易操作；而对于大口径的透镜，由于口径的增加，标准样板的重量会随之增大，透镜位置的调整和检测会相当困难，显然该方式很难应用于大口径光学透镜的加工检测，此外，靠样板过程中重力会严重影响接触面的光圈数量，导致测量结果严重失真。

对于带有凹面的透镜来说，可以通过对凹面进行自反射的方式进行凹面的面型检测，该方法通过选取F数接近的镜头来对大透镜凹面进行全口径面型测量，但由于大视场光学系统复杂性，必然会存在大口径凸面透镜，因此该方法对于大口径透镜测量存在一定的局限性。此外，大口径透镜的厚度误差很难用深度千分尺来检测，只能用非接触测量手段，而且大口径透镜非常重，位置调整及翻转难度非常大，直接调整透镜很容易造成面形精度下降甚至损坏镜体。综上所述，现有的技术方法很难直接应用于大口径光学透镜的加工检测。

发明内容

本发明的目的在于提出一种大口径光学透镜的高精度检测方法，以应用于大口径光学透镜的加工检测。

本发明提供一种大口径光学透镜的高精度检测方法，所述高精度检测方法基于大口径光学透镜离散多点柔性支撑机构提出，所述高精度检测方法包括：

将透镜与所述支撑机构进行装调，通过定心仪检测所述透镜与所述支撑机构之间的位置偏差，通过干涉仪检测所述透镜的面型误差，通过微调机构调整所述位置偏差和所述面型误差，以得到调整后的透镜组件；

将所述透镜组件作为一个整体，采用所述干涉仪、CGH和标准平面镜作为检测系统搭建透射波前检测光路，以检测透镜透射波前。

可选地，所述大口径光学透镜离散多点柔性支撑机构包括镜座以及多个沿所述镜座均布的柔性支撑单元；所述透镜周侧粘接有与所述柔性支撑单元一一对应的多个铟钢垫，通过所述铟钢垫连接所述柔性支撑单元进而使得所述透镜与所述支撑机构连接。

可选地，所述通过定心仪检测所述透镜与所述支撑机构之间的位置偏差包括：

将所述镜座置于定心仪二维平移台上，转动所述定心仪二维平移台的回转台，使用百分表测量所述镜座的外圆，根据测量数据，利用微调机构调整所述定心仪二维平移台的位置，直到所述百分表的示数波动在±0.01mm范围内；