离轴抛物面反射镜的离轴量和焦距测量装置的制作方法

本发明涉及光学元件检测装置，属于光学技术领域。

背景技术：

目前，大口径离轴抛物面反射镜在航天、天文、激光武器等领域得到广泛的应用，此类非球面元件除了在光学参数上有较高的要求外，随着系统精度的不断提高对其离轴量、焦距等参数的要求也越来越高。目前国内相关报道表明，对离轴量和焦距的测量，大多数的科研和商业机构都采用简易的方法，针对该两个参数的测量，相关的专用精确测量装置还比较少，制约离轴抛物面反射镜镜的整体加工质量。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种离轴抛物面反射镜的离轴量和焦距测量装置

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：离轴抛物面反射镜的离轴量和焦距测量装置，包括底座、转盘，弧形导轨、调节螺栓和支架，转盘置于底座的一端，弧形导轨固定于底座的另一端，其弧线与转盘同圆心，调节螺栓经螺栓座与底座连接，支架两端分别连接在转盘和弧形导轨上，支架上设有互相平行的传感器导轨、反射镜导轨和光栅尺；传感器导轨上设有二维调节架，传感器导轨的转盘一端设有限位块，二维调节架上设有psd(位置灵敏探测器)传感器、激光测距仪和对焦反射镜；反射镜导轨上设有一维调节架，一维调节架上设有平面反射镜。

本发明的有益效果是，在使用激光干涉仪进行离轴抛物面反射镜零位检测时，检测时可以实现其离轴量和焦距的精确对准和测量。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图(前主视图)；

图2是本发明总体结构示意图(后主视图)；

图3是本发明使用状态示意图；

图4是图3的局部放大示意图。

图中零部件及编号：

1—底座，2—转盘，3—弧形导轨，4—调节螺栓，5—支架，6—一维调节架，7—平面反射镜，8—传感器导轨，9—反射镜导轨，10—光栅尺，11—二维调节架，12—psd传感器，13—对焦反射镜，14—激光测距仪，15—螺栓座，16—限位块，17—平面标准镜，18—平行光，19—被测镜，20—干涉仪，21—球面光，22—三维调节架。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

参见图1—3，离轴抛物面反射镜的离轴量和焦距测量装置，包括底座1、转盘2，弧形导轨3、调节螺栓4和支架5，转盘2置于底座1的一端，弧形导轨3固定于底座1的另一端，其弧线与转盘2同圆心，调节螺栓4经螺栓座15与底座1连接，支架5两端分别连接在转盘2和弧形导轨3上，支架5上设有互相平行的传感器导轨8、反射镜导轨9和光栅尺10；传感器导轨8上设有二维调节架11，传感器导轨8的转盘2一端设有限位块16，二维调节架11上设有psd传感器12、激光测距仪14和对焦反射镜13；反射镜导轨9上设有一维调节架6，一维调节架6上设有平面反射镜7。

零位检测法测量离轴抛物面的光路如图3所示，干涉仪20发出的球面光16经过被测镜19反射为平行光18经过平面标准镜17垂直反射后原路返回形成干涉条纹实现检测，三维调节架22可以x、y、z三个坐标方向直线调节，用于放置本发明装置，球面光16的焦点到平行光18中心的垂直距离为离轴量，球面光16的焦点到被测镜19的中心距离为焦距。

实现过程是：如图2和图3所示，支架5两端分别连接在转盘2和弧形导轨3上，旋转调节螺栓4可以驱动支架5以转盘2为中心转动，即实现平面反射镜7的左右偏摆。

一维调节架6安装在反射镜导轨9上并可沿其做直线移动。一维调节架6上安装有平面反射镜7，调节一维调节架6可以改变平面反射镜7的俯仰。

二维调节架11安装在传感器导轨8上，二维调节架11上安装有对焦反射镜13、psd传感器12和激光测距仪14，对焦反射镜13是一块大于半圆的平面镜，通过调节二维调节架11可以二维正交调整对焦反射镜13，二维调节架11的角度可以手动大范围旋转调节，其旋转中心为转盘2的转动中心。

如图1所示，psd传感器12的感光表面与对焦反射镜13的反射表面共面，两者中心高度一致，中心间距离为l。激光测距仪14的测量激光光线中心轴与对焦反射镜13反射面垂直，且其中心与psd传感器12的中心重合，二维调节架11移动到传感器导轨8的左端被限位块16限位时，psd传感器12的中心与转盘2旋转中心重合。

传感器导轨8，反射镜导轨9，光栅尺10三者平行，光栅尺10的光栅读数头与二维调节架11连接，与二维调节架11同步移动，用于测量二维调节架11在传感器导轨8上的位置。

如图3所示，具体应用时实现过程是：将本发明装置放置在三维调节架22上并放置在被测光路中，调整二维调节架11被限位块16限位，利用三维调节架22调整psd传感器12的中心与干涉仪20球面镜头焦点重合(即球面镜头聚焦光点在psd传感器12的x、y两坐标读数为零)，光栅尺10读数清零，移动二维调节架11到光栅尺10的读数为距离l，粗调二维调节架11沿着旋转中心转动，使对焦反射镜13与球面光21中心基本垂直，利用三维调节架22和二维调节架11调节对焦反射镜13，使干涉仪20显示屏幕上出现猫眼图像并调整为最佳状态，调整二维调节架11被限位块16限位，观察psd传感器12两坐标读数是否为零，如果不为零重复上述步骤，直至二维调节架11被限位块16限位时psd传感器12两坐标读数基本为零(允许误差范围内)，精确确定焦点的位置。

精确确定焦点的位置后，将psd传感器12调整到被限位块16限位位置时，激光测距仪14被测镜19中心重合，利用激光测距仪14测量其到被测镜19的中心的距离，此距离与激光测距仪14到对焦反射镜13反射表面之间的距离之和即为焦距数据。

调整一维调节架6沿着反射镜导轨9移动，使其镜面被平行光18覆盖，调节螺栓4和一维调节架6到平面反射镜7的反射面与平行光18垂直，使平面反射镜7所在的部分平行光18由原路返回，在干涉仪20的监控屏幕上对比部分返回的光路形成的干涉条纹和完整光路的干涉条纹基本一致。

将二维调节架11移动到被限位块16限位的位置，将光栅尺10测量数据清零，记录psd传感器12的数据，将干涉仪20的球面镜头拆卸，此时干涉仪20发出的平行光束经过被测镜19汇聚后形成光斑，移动二维调节架11到被测镜19汇聚后形成光斑的位置，旋转调整二维调节架11的角度，使psd传感器12的感光面对准汇聚后的光斑，记录psd传感器12的位置数据和光栅尺10的读数，光栅尺10和psd传感器12的两次读数通过计算机合成计算出被测镜19的离轴量数据。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种离轴抛物面反射镜的离轴量和焦距测量装置，属于光学技术领域。它包括底座、转盘，弧形导轨、调节螺栓和支架，转盘置于底座的一端，弧形导轨固定于底座的另一端，其弧线与转盘同圆心，调节螺栓经螺栓座与底座连接，支架两端分别连接在转盘和弧形导轨上，支架上设有互相平行的传感器导轨、反射镜导轨和光栅尺；传感器导轨上设有二维调节架，传感器导轨的转盘一端设有限位块，二维调节架上设有PSD(位置灵敏探测器)传感器、激光测距仪和对焦反射镜；反射镜导轨上设有一维调节架，一维调节架上设有平面反射镜。本发明可实现利用激光干涉仪进行离轴抛物面反射镜零位检测时，离轴量和焦距的精确对准和测量。

技术研发人员：鲍振军;朱衡;蔡红梅;李智钢;鄢定尧;马平;刘杰;张贤红;周衡
受保护的技术使用者：成都精密光学工程研究中心
技术研发日：2017.04.11
技术公布日：2017.07.07