专利名称：一种大口径抛物面测量系统的制作方法
技术领域：
本发明主要应用于大口径面型测量的技术领域，尤其是一种大口径抛物面测量系统。
背景技术：
现在对大口径非球面进行测量都是借助于通用的测量装置(如Zygo干涉仪等)来进行的测量。但是存在的问题是一般的测量装置都需要一个大口径的更高精度的参考面， 成本高、精度很难达到测量要求且有些甚至需要特殊的加工；对0 的分辨率要求特别高， 由于要把整个口径成像在CXD上，对CXD提出了苛刻的要求。
发明内容
本发明要提供一种大口径抛物面测量系统，以克服现有技术存在的成本高、CCD分辨率不能达到测量要求使得测量精度受到限制等问题。为了克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是一种大口径抛物面测量系统，可旋转的被测大口径抛物面、镜头、第一分束立方棱镜、第二分束立方棱镜、剪切立方棱镜、遮挡平板和剪切直角棱镜依次设置于同一水平主光路上；被测大口径抛物面反射面的主光路的一侧设置有第三反射镜；第二反射镜、第一分束立方棱镜、成像透镜和调校用摄像系统依次设置于同一竖直光路上；扩束系统和第二分束立方棱镜依次设置于第一反射镜的竖直反射光路上，氦氖激光器位于第一反射镜的水平入射光路上；遮挡平板和图象处理用摄像系统顺序位于剪切立方棱镜的主光路的一侧上，相移直角棱镜和PZT顺序位于剪切立方棱镜的主光路的另一侧上。上述镜头是斐索干涉标准镜头。上述镜头是剪切干涉标准透镜。与现有技术相比，本发明的优点是
I、第三反射镜的设计最大限度的降低了设备的成本，以往的测量仪器反射镜处设计的是一个中心有孔且口径大于等于待测面的平面镜，成本高，且精度不易提高。2、图象处理用摄象系统中的CCD分辨率将得到大幅度的提高，以往的测量仪器都是把整个待测面口径的图像成在CXD上，而现在成像在CXD上的仅仅是待测面中的一部分 (参考面口径)，因此CCD的分辨率将得到大幅度的提高。3、对于干涉测量，测量精度的提高前提是参考面精度的提高，反射镜由于口径小， 相对于大口径的参考镜来说，提高它的精度变的更容易。因此整个测量系统的精度更容易得到提闻。4、第三反射镜装夹过程中虽然也会存在误差，但这个误差主要存在于水平方向， 水平方向的装夹误差对于测量仪器没有影响，同时能很大程度减少了外界环境扰动给测量结果中引入的误差。因此此仪器的设计更容易实现高精度。5、待测面的口径还可以继续增大，当待测面的口径增大时，只需相应的将反射镜的移动距离增大到待测面半径的距离即可。6、功能强此测量仪器为双系统测量系统，两个系统的切换可以通过更换镜头，和调整遮挡平板来实现，更方便快捷。且在环境条件恒定的条件下，对同一元件实现两个系统在相同的光学系统的基本条件、相同环境下(外界影响降至最低)的测量，这样，两个测量系统的测量结果相互印证相互检验，对系统的误差相互修正，而且对于不同需求选择不同系统，实现更高精度的测量。7、本系统不但可以实现高精度测量，且由于其稳定性好，可以作为在线测量设备来实现在线测量。
图I是本发明的一种结构的示意图2是本发明的另一种结构的示意图。附图标记说明如下
I一氦氖激光器；2—第一反射镜；3—扩束系统；4一第一分束立方棱镜、5—第二分束立方棱镜；6—第二反射镜；7—成像透镜；8—调校用摄像系统；9一斐索干涉标准镜头； 10—到切干涉标准透镜；11一到切平板；12—第一反射镜；13—被测大口径抛物面；14一到切立方棱镜；15—相移直角棱镜；16—PZT ; 17—剪切直角棱镜；18—遮挡平板；19—图象处理用摄像系统。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细地说明。参见图I和图2。一种大口径抛物面测量系统，可旋转的被测大口径抛物面13、镜头、第一分束立方棱镜4、第二分束立方棱镜5、剪切立方棱镜14、遮挡平板11和剪切直角棱镜17依次设置于同一水平主光路上；被测大口径抛物面13反射面的主光路的一侧设置有第三反射镜12 ;第二反射镜6、第一分束立方棱镜4、成像透镜7和调校用摄像系统8依次设置于同一竖直光路上；扩束系统3和第二分束立方棱镜5依次设置于第一反射镜2的竖直反射光路上，氦氖激光器I位于第一反射镜2的水平入射光路上；遮挡平板18和图象处理用摄像系统19顺序位于剪切立方棱镜14的主光路的一侧上，相移直角棱镜15和PZT16 顺序位于剪切立方棱镜14的主光路的另一侧上。上述镜头是斐索干涉标准镜头9或剪切干涉标准透镜10。操作说明
I.参见图I :选用剪切干涉标准镜头9，遮挡平板11移动使其遮挡住剪切立方棱镜14 的透射光线，将被测大口径抛物面装夹在13的位置后，可以打开氦氖激光器1，光线经过反射镜2反射后经过扩束系统3扩束准直后被分束立方棱镜4反射后到达分束立方棱镜5 — 部分光线被透射，一部分光线被反射。反射光线经反射镜6反射后经分束立方棱镜5、成像透镜7进入调校摄像系统8，从而对整个光学系统进行调校；透射光线经过剪切干涉标准镜头9 一部分被半透半反镜反射，一部分被透射，透射后汇聚到被测大口径抛物面的焦点f位置，照射到整个被测大口径抛物面上反射后成为一组平行光出射。这部分光线中只有一小部分被反射镜12反射后延原光路返回成为测试光，而被半透半反镜反射部分成为参考光， 半透半反镜有一个很小的角度，使得参考光和测试光存在一定的剪切量。参考光和测试光被分束立方棱镜5和4透射后被剪切立方棱镜14分成反射(投射部分被遮挡平板遮挡)，被相移直角棱镜15反射，再经剪切立方棱镜14、玻璃平板18进入图象处理用摄像系统19，参考光与测试光在图象处理用摄像系统19产生干涉条纹，处理后就能得到被测大口径抛物面上的一小部分的面型信息。在竖直方向调整反射镜12，同时每调整一次反射镜12，让被测大口径抛物面绕中心光路旋转一周，这样就能得到整个大口径抛物面面型信息。2.参见图2 :选用剪切干涉标准镜头10，遮挡平板11移动使其不遮挡剪切立方棱镜14的透射光线，将被测大口径抛物面装夹在13的位置后，可以打开氦氖激光器I，光线经过反射镜2反射后经过扩束系统3扩束准直后被分束立方棱镜4反射后到达分束立方棱镜 5 一部分光线被透射，一部分光线被反射。反射光线经反射镜6反射后经分束立方棱镜5、 成像透镜7进入调校摄像系统8，从而对整个光学系统进行调校；透射光线经过剪切干涉标准镜头10后汇聚到被测大口径抛物面的焦点f位置，照射到整个被测大口径抛物面上反射后成为一组平行光出射。这部分光线中只有一小部分被反射镜12反射后延原光路返回成为测试光。被分束立方棱镜5和4透射后被剪切立方棱镜14分成反射光和透射光两部分。 反射光经相移直角棱镜15反射，经过剪切立方棱镜14、玻璃平板18进入图象处理用摄像系统19 ;透射光经剪切直角棱镜17、剪切立方棱镜14反射后经玻璃平板18进入图象处理用摄像系统19，两组光线干涉在图象处理用摄像系统19产生干涉条纹，处理后就能得到被测大口径抛物面上的一小部分的面型信息。在竖直方向调整反射镜12，同时每调整一次反射镜12，让被测大口径抛物面绕中心光路旋转一周，这样就能得到整个大口径抛物面面型信肩、O
权利要求
1.一种大口径抛物面测量系统，其特征在于可旋转的被测大口径抛物面(13)、镜头、 第一分束立方棱镜(4)、第二分束立方棱镜(5)、剪切立方棱镜(14)、遮挡平板(11)和剪切直角棱镜(17)依次设置于同一水平主光路上；被测大口径抛物面(13)反射面的主光路的一侧设置有第三反射镜(12);第二反射镜(6)、第一分束立方棱镜(4)、成像透镜(7)和调校用摄像系统(8)依次设置于同一竖直光路上；扩束系统(3)和第二分束立方棱镜(5)依次设置于第一反射镜(2 )的竖直反射光路上，氦氖激光器(I)位于第一反射镜(2 )的水平入射光路上；遮挡平板(18)和图象处理用摄像系统(19)顺序位于剪切立方棱镜(14)的主光路的一侧上，相移直角棱镜(15)和PZT (16)顺序位于剪切立方棱镜(14)的主光路的另一侧上。
2.根据权利要求I所述的一种大口径抛物面测量系统，其特征在于上述镜头是斐索干涉标准镜头(9)。
3.根据权利要求I或2所述的一种大口径抛物面测量系统，其特征在于上述镜头是剪切干涉标准透镜(10)。
全文摘要
本发明涉及一种大口径抛物面测量系统。以克服现有技术存在的成本高、CCD分辨率不能达到测量要求使得测量精度受到限制等问题。本发明可旋转的被测大口径抛物面、镜头、第一分束立方棱镜、第二分束立方棱镜、剪切立方棱镜、遮挡平板和剪切直角棱镜依次设置于同一水平主光路上；被测大口径抛物面反射面的主光路的一侧设置有第三反射镜；第二反射镜、第一分束立方棱镜、成像透镜和调校用摄像系统依次设置于同一竖直光路上；扩束系统和第二分束立方棱镜依次设置于第一反射镜的竖直反射光路上，遮挡平板和图象处理用摄像系统顺序位于剪切立方棱镜的主光路的一侧上，相移直角棱镜和PZT顺序位于剪切立方棱镜的主光路的另一侧上。
文档编号G01B11/24GK102589462SQ20121000078
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘丙才, 吴世霞, 朱学亮, 王春慧, 王红军, 田爱玲, 郑显锋 申请人:西安工业大学