一种大口径平面镜面形的测试装置的制作方法

本发明涉及光学测试装置技术领域，更具体地说，尤其涉及一种大口径平面镜面形的测试装置。

背景技术：

大口径平面镜在空间光学和天文光学等有着大量的应用，为了保证大口径平面镜具有良好的质量，必须对其大口径平面镜的面形进行测试。

基于对大口径平面镜面形的测试主要有四种测试方法：直接干涉测试法、Ritchey-Common法、子孔径拼接法以及五棱镜扫描法。其中，直接干涉测试法需要一块高精度的大口径标准平面镜，但是该平面镜的加工难度极大，成本很高，因此直接干涉测试法并不能很广泛的应用；Ritchey-Common法需要一块高精度的大口径标准球面镜，成本也较高，并且由于光束是斜入射至平面镜上，所以光路的搭建和调整也比较困难；子孔径拼接法可以避免大口径标准镜的使用，但是该方法的误差累积现象比较严重，并且测试时间较长，容易受测试环境的影响，所以测试精度不是很高；五棱镜扫描法通过测量表面倾斜角来测试大口径平面镜的面形，不需要使用大口径标准镜，成本较低，通过适当的设计算法和测试流程，可以有效的抑制各种主要误差的影响，测试精度较高。

但是，传统的基于五棱镜扫描法的大口径平面镜面形测试装置，只能对竖直指向的大口径平面镜进行测试，总体上可以分为两种测试类型，其一，测试装置使用一个扫描的五棱镜来直接测量表面倾斜角，该测试装置受各种误差的影响很大，测试精确度低；其二，测试装置使用两个五棱镜来测量表面倾斜角的差值，其中一个五棱镜是静止的参考五棱镜，另一个五棱镜是运动的扫描五棱镜，该测试装置可以消除倾斜误差的一阶影响和大部分测试环境的影响，但是由于使用的两个五棱镜具有不同的制造误差，该误差导致最终的测试精度较低。

那么，如何提供一种高测试精度的，基于五棱镜扫描法的大口径平面镜面形的测试装置，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种大口径平面镜面形的测试装置，弥补了现有技术中测试装置的不足，极大程度的提高了测试精确度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大口径平面镜面形的测试装置，所述测试装置包括：底座、转台、旋转装置、五棱镜、平面镜、光栅尺、第一自准直仪以及第二自准直仪；

其中，所述转台设置于所述底座上；所述旋转装置与所述转台的一端固定连接，通过旋转所述转台带动所述旋转装置进行旋转；所述五棱镜、所述平面镜以及所述光栅尺均设置在所述旋转装置背离所述转台一侧的平面上，所述第一自准直仪和所述第二自准直仪设置于所述旋转装置的一端且在垂直于所述旋转装置的方向上紧邻设置，所述五棱镜与所述第一自准直仪对准，所述平面镜与所述第二自准直仪对准。

优选的，在上述测试装置中，所述测试装置还包括：第一承载滑动装置；

其中，所述第一承载滑动装置设置于所述底座上，所述转台设置于所述第一承载滑动装置上。

优选的，在上述测试装置中，所述底座上设置有第一导轨和第二导轨；

其中，所述第一承载滑动装置同时设置于所述第一导轨和所述第二导轨上，通过在所述第一导轨上和所述第二导轨上进行滑动，以带动所述转台进行水平方向的位移。

优选的，在上述测试装置中，所述第一导轨与所述第二导轨平行设置。

优选的，在上述测试装置中，所述测试装置还包括：第二承载滑动装置；

其中，第二承载滑动装置设置于所述旋转装置背离所述转台一侧的平面上，所述五棱镜、所述平面镜以及所述光栅设置于第二承载滑动装置上。

优选的，在上述测试装置中，所述旋转装置背离所述转台一侧的平面上设置有第三导轨和第四导轨；

其中，所述第二承载滑动装置同时设置于所述第三导轨和所述第四导轨上，通过在所述第三导轨和所述第四导轨上进行滑动，以带动所述五棱镜、所述平面镜以及所述光栅进行移动。

优选的，在上述测试装置中，所述第三导轨与所述第四导轨平行设置。

优选的，在上述测试装置中，所述第三导轨的长度为2.0m-2.3m，包括端点值，所述第四导轨的长度为2.0m-2.3m，包括端点值。

通过上述描述可知，本发明提供的一种大口径平面镜面形的测试装置，可以用于测试水平指向的大口径平面镜的面形，且通过使用一个扫描的五棱镜来测量大口径平面镜表面倾斜角的差值，有效消除了倾斜误差、五棱镜的制作误差以及大部分测试环境对测试结构的影响，进而提高测试精确度，最后还设置有平面镜和第二自准直仪等构成的反馈控制系统，以此自动监视和减小五棱镜在扫描过程中的倾斜，极大程度的提高了测试精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种大口径平面镜面形的测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种大口径平面镜面形的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种大口径平面镜面形的测试装置的结构示意图。

所述测试装置包括：底座1、转台9、旋转装置10、五棱镜8、平面镜6、光栅尺7、第一自准直仪11以及第二自准直仪12。

其中，所述转台9设置于所述底座1上；所述旋转装置10与所述转台9的一端固定连接，通过旋转所述转台9带动所述旋转装置10进行旋转；所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅尺7均设置在所述旋转装置10背离所述转台9一侧的平面上，所述第一自准直仪11和所述第二自准直仪12设置于所述旋转装置10的一端且在垂直于所述旋转装置10的方向上紧邻设置，所述五棱镜8与所述第一自准直仪11对准，所述平面镜6与所述第二自准直仪12对准。

具体的，所述底座1主要用于起到支撑作用；所述转台9和所述旋转装置10用于使设置在所述旋转装置10上的五棱镜8可以在不同的径向直线上进行扫描测试；所述五棱镜8用于将第一自准直仪11发出的光线偏折90°，使光线入射至被测的大口径平面镜上，所述第一自准直仪11配合所述五棱镜8用于测量大口径平面镜的表面倾斜角的差值；所述平面镜6用于将所述第二自准直仪12发出的光线反射回去，所述第二自准直仪12是角度测量仪器，配合所述平面镜6用于监视五棱镜8在扫描过程中的倾斜，以便于通过自动反馈控制来减小五棱镜8的倾斜；所述光栅尺7用于测量所述五棱镜8在扫描过程中的位置。

由此可知，该测试装置可以用于测试水平指向的大口径平面镜的面形，且通过使用一个扫描的五棱镜8来测量大口径平面镜表面倾斜角的差值，有效消除了倾斜误差、五棱镜的制作误差以及大部分测试环境对测试结构的影响，进而提高测试精确度，最后还设置有平面镜6和第二自准直仪12等构成的反馈控制系统，以此自动监视和减小五棱镜在扫描过程中的倾斜，极大程度的提高了测试精确度。

进一步的，如图1所示，所述测试装置还包括：第一承载滑动装置13。

其中，所述第一承载滑动装置13设置于所述底座1上，所述转台9设置于所述第一承载滑动装置13上。

具体的，所述第一承载滑动装置13与所述转台9之间通过转动装置进行固定连接，在相对位置不变的情况下，所述转台9用于在所述第一承载滑动装置13上进行同轴转动。

进一步的，如图1所示，所述底座1上设置有第一导轨2和第二导轨3。

其中，所述第一承载滑动装置13同时设置于所述第一导轨2和所述第二导轨3上，通过在所述第一导轨2上和所述第二导轨3上进行滑动，以带动所述转台9进行水平方向的位移。

可选的，所述第一导轨2与所述第二导轨3平行设置。

具体的，所述第一导轨2和所述第二导轨3首先用于提供水平方向的位移，以实现测试装置与被测大口径平面镜的对准，其次设置所述第一导轨2和所述第二导轨3为了保证所述第一承载滑动装置13在滑动的过程中不会发生倾斜。

进一步的，如图2所示，所述测试装置还包括：第二承载滑动装置14。

其中，第二承载滑动装置14设置于所述旋转装置10背离所述转台9一侧的平面上，所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅7设置于第二承载滑动装置14上。

具体的，所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅7依据不同的测试需求分别固定在所述第二承载滑动装置14上，通过所述第二承载滑动装置14带动所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅7进行移动。

进一步的，如图1所示，所述旋转装置10背离所述转台9一侧的平面上设置有第三导轨4和第四导轨5。

其中，所述第二承载滑动装置14同时设置于所述第三导轨4和所述第四导轨5上，通过在所述第三导轨4和所述第四导轨5上进行滑动，以带动所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅7进行移动。

可选的，所述第三导轨4与所述第四导轨5平行设置。

可选的，所述第三导轨4的长度为2.0m-2.3m，包括端点值，所述第四导轨5的长度为2.0m-2.3m，包括端点值。由此可知，该测试装置可以对口径不大于2.1m的平面镜的面形进行测试。

具体的，所述第三导轨4与所述第四导轨5首先用于为所述五棱镜8、所述平面镜6以及所述光栅7提供平移，以实现所述五棱镜8的扫描，其次设置所述第三导轨4和所述第四导轨5为了保证所述第二承载滑动装置14在滑动的过程中不会发生倾斜。

基于上述测试装置，其测试方法如下：

首先，通过控制所述第一承载滑动装置13，让所述转台9在所述第一导轨2和所述第二导轨3上进行平移，使得所述测试装置与被测大口径平面镜对准。

其次，通过控制所述第二承载滑动装置14，让所述五棱镜8在某一条径向直线上进行扫描，通过所述平面镜6和所述第二自准直仪12等构成的反馈控制系统不断的监测和减小所述五棱镜8的倾斜，并且所述转台9输出该径向直线的角度，所述光栅尺7测量出所述五棱镜8的位置，所述第一自准直仪11测量出被测大口径平面镜的表面倾斜角的差值。

然后，控制所述转台9带动所述旋转装置10旋转一个角度，让所述五棱镜8位于另一条径向直线上，重复上述步骤，直至测量完所有的径向直线。

最后，通过计算机利用径向直线的角度、五棱镜的位置以及被测大口径平面镜表面倾斜角的差值，计算得出被测大口径平面镜的面形。

通过上述描述可知，本发明提供的一种大口径平面镜面形的测试装置，可以用于测试水平指向的大口径平面镜的面形，且通过使用一个扫描的五棱镜来测量大口径平面镜表面倾斜角的差值，有效消除了倾斜误差、五棱镜的制作误差以及大部分测试环境对测试结构的影响，进而提高测试精确度，最后还设置有平面镜和第二自准直仪等构成的反馈控制系统，以此自动监视和减小五棱镜在扫描过程中的倾斜，极大程度的提高了测试精确度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。