离轴抛物面镜关键参数的标定系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光学装调检测领域，尤其涉及一种离轴抛物面镜关键参数的标定 系统。
【背景技术】
[0002] 离轴抛物面镜是应用比较广泛的光学元件，主要是因为它能够以简单的形式产生 无中心遮拦的平行光束。它的缺点是装调非常困难，它不是旋转对称曲面，相当于在旋转对 称曲面当中截取了一部分，所以只有虚拟的回转光轴，使得以往常规的同轴穿心方法无法 实现离轴光学系统共光轴的调整，从而无法保证离轴系统的装调精度，更无法保证离轴系 统的成像质量。离轴光学系统装调的核心问题是离轴反射镜的关键参数的确定，而离轴反 射镜关键参数的确定又正是工程实现的技术难点。
[0003] 现有离轴抛物面镜关键参数的标定方法：
[0004] 方法1 :如图1所示，将刀口仪放置在离轴抛物面镜的焦点F位置，利用平面反射 镜形成自准直光路。直接使用卷尺近似测量出离轴量，再用卷尺近似测量焦点到抛物面镜 的直线距离，使用勾股定理算出离轴角。
[0005] 此方法的缺点：
[0006] 1、卷尺精度一般为毫米量级，使用其进行测量无法达到高精度的微米量级；
[0007] 2、无法准确定位的抛物面相关几何位置，卷尺只能进行近似测量，累积误差也为 毫米量级，无法到达高精度的检测要求；
[0008] 3、接触式测量易划伤镜面。
[0009] 方法2 :如图2所示，将经炜仪大地水平放置在离轴抛物面镜的焦点位置，利用平 面反射镜形成自准直光路。通过经炜仪瞄准离轴镜的上下边缘，测量其相应角度，两角度和 的一般即为离轴角的大小。再使用卷尺测量离轴镜焦点到其镜面中点的距离，结合勾股定 理算出离轴量。
[0010] 此方法的缺点：
[0011] 1、离轴角的测量虽然较为准确，但经炜仪、离轴镜与平面反射镜必须都以大地水 平为基准，自准直光路搭建较为困难。
[0012] 2、离轴量的测量还是使用卷尺结合公式计算的间接方法，精度为毫米量级，无法 达到微米级的高精度要求。
[0013] 3、接触式测量易划伤镜面。
【发明内容】
[0014] 为了解决现有技术中离轴抛物面镜关键参数即离轴量、离轴角测量精度低，易划 伤离轴抛物面镜的技术问题，本实用新型提供了一种有效实现离轴抛物面镜关键参数标定 的系统。
[0015] 本实用新型的技术解决方案：
[0016] 离轴抛物面镜的关键参数标定系统，其特殊之处在于：包括第一光路、第二光路、 第三光路、第四光路以及第五光路；
[0017] 所述第一光路包括激光干涉仪10、平面反射镜7、基准十字靶标5和离轴抛物面镜 6,所述激光干涉仪10发出的汇聚光束焦点与离轴抛物面镜6焦点完全重合，所述激光干涉 仪10发出的光束经过离轴抛物面镜6反射后垂直入射在平面反射镜7上并沿原路返回；所 述基准十字靶标5放置在激光干涉仪10汇聚光束焦点和离轴抛物面镜6的原光轴的交汇 处，基准十字靶标5与激光干涉仪10对猫眼；
[0018] 所述第二光路的结构为：在第一光路的基础上架设第一经炜仪1，第一经炜仪1与 平面反射镜7自准直，并与基准十字靶标5穿心；
[0019] 所述第三光路的结构为：将第二光路中的平面反射镜7移除，并架设第四经炜仪4 和带光栅尺11的导轨12,第四经炜仪4与第一经炜仪1打对镜，保证第四经炜仪4与第一 经炜仪1的光轴垂直；带光栅尺11的导轨12与第一经炜仪1的光轴垂直；导轨12的滑块 端面上粘贴一块小平面反射镜13,用第四经炜仪4监视小平面反射镜13的自准直反射像的 运动轨迹来调整导轨12的位置，直至通过第四经炜仪4观察小平面反射镜13的自准直反 射像的偏移量为零，固定导轨12的位置；
[0020] 第四光路的结构为：移除第三光路中小平面反射镜13,并在滑块上架设第二经炜 仪2,使得第二经炜仪2与激光干涉仪10发出经离轴抛物面镜6反射后的平行光束自准直 并与离轴抛物面镜6的中心和基准十字靶标5穿心；
[0021] 第五光路的结构为：移除第四光路中的激光干涉仪10,并在原位置放置第三经炜 仪3,第三经炜仪3通过基准十字靶标5和离轴抛物面镜6与第二经炜仪2自准穿心。
[0022] 上述小平面反射镜13的平行度为2"。
[0023] 离轴抛物面镜的关键参数标定方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
[0024] 1】搭建第一光路：
[0025] 所述第一光路包括激光干涉仪10、平面反射镜7、基准十字靶标5和离轴抛物面镜 6,所述激光干涉仪10发出的汇聚光束焦点与离轴抛物面镜6焦点完全重合，所述激光干涉 仪10发出的光束经过离轴抛物面镜6反射后垂直入射在平面反射镜上并沿原路返回；所述 基准十字靶5放置在激光干涉仪10汇聚光束焦点和离轴抛物面镜的原光轴的交汇处，基准 十字靶标5与激光干涉仪10对猫眼；
[0026] 2】架设第一经炜仪1与平面反射镜7自准直，并与基准十字靶标5穿心，保证第一 经炜仪1光轴和离轴抛物面镜6原光轴重合，即经炜仪1光轴代表原光轴；
[0027] 3】利用激光干涉仪软件标示出离轴抛物面镜的中心A并移除平面反射镜；
[0028] 4】架设第第四经炜仪4和带光栅尺的导轨，并使第四经炜仪与第一经炜仪1打对 镜，保证第四经炜仪4与第一经炜仪1的光轴垂直；
[0029] 5】调整带光栅尺的导轨，使得带光栅尺的导轨与第一经炜仪1的光轴垂直即带光 栅尺的导轨与第四经炜仪4的光轴平行：
[0030] 在导轨的滑块端面上粘贴一块小平面反射镜并前后移动滑块，用第四经炜仪4监 视小平面反射镜的自准直反射像的运动轨迹来调整导轨的位置，直至通过第四经炜仪4观 察小平面反射镜的自准直反射像的偏移量为零，固定导轨的位置，此时带光栅尺的导轨与 第一经炜仪1的光轴垂直即带光栅尺的导轨与第四经炜仪4的光轴平行；
[0031] 6】移除小平面反射镜，在滑块上架设第二经炜仪2并前后移动滑块，使得第二经 炜仪2与激光干涉仪发出经离轴抛物面镜反射后的平行光束自准直并与离轴抛物面镜的 中心A和基准十字靶标穿心，保证第二经炜仪2的光轴与离轴抛物面镜的光轴重合，即第二 经炜仪2的光轴代表离轴抛物面镜的光轴；
[0032] 7】移除激光干涉仪，在原位置放置第三经炜仪3,第三经炜仪3通过基准十字靶标 和离轴抛物面镜与第二经炜仪2自准穿心，保证第三经炜仪3与激光干涉仪的光轴重合，也 就是与第二经炜仪2光轴重合，也就代表了离轴抛物面镜的光轴；此时第二经炜仪2与第三 经炜仪3打对镜，能够测量离轴抛物面镜的离轴角2屮；
[0033] 8】首先在带光栅尺的导轨上将第二经炜仪2所在位置标记为零点，然后移动第二 经炜仪2,直到第二经炜仪2和第一经炜仪1自准直并穿心，此时记录第二经炜仪2在光栅 尺上移动的距离即为离轴抛物面镜的离轴量h;
[0034] 9】得到了离轴抛物面镜的离轴量h和离轴角2<p。通过公式计算即可获得其焦距 f：
[0036] 上述小平面反射镜的平行度为2"。
[0037] 本实用新型所具有的优点：
[0038] 本实用新型利用波长量级的激光干涉仪，配合十字靶标，离轴镜及平面反射镜，搭 建自准直干涉检测光路，各基准点均由〇. 2"精度的经炜仪准确标定，可以得到准确的离轴 量数据。通过干涉光路校正的微米级精度光栅尺，可以得到准确的离轴量数据。所有过程 均采用光学非接触式直接测量方式，精度高且不易划伤镜面，为离轴光学系统的后期精密 装调提供了准确依据。
【附图说明】
[0039] 图1为现有技术的一种离轴抛物面镜关键参数标定示意图；
[0040] 图2为现有技术的另一种离轴抛物面镜关键参数标定示意图；
[0041] 图3为本实用新型第一光路结构示意图；
[0042] 图4为本实用新型第二光路结构示意图；
[0043] 图5为本实用新型第三光路结构示意图；
[0044] 图6为本实用新型第四光路结构示意图；
[0045] 图7为本实用新型第五光路结构示意图；
[0046] 图8为测量过程示意图；
[0047] 其中附图标记为：1-第一经炜仪，2-第二经炜仪，3-第三经炜仪，4-第四经炜仪， 5_基准十字靶标，6-离轴抛物面镜，7-平面反射镜，8-刀口仪，9-经炜仪，10-激光干涉仪， 11-光栅尺，12-导轨，13-小平面反射镜。
【具体实施方式】
[0048] 如图所示其中，L为原光轴，Ll为大地水平，A为离轴抛物面镜的中心、D为离轴抛 物面镜的口径、F为焦点、f?为焦距、O为球心点、O'为原整块抛物面镜的中心点、R为半径、S为A点的矢高、为A点的球心角、2f为离轴角、h为A点到原光轴的距离，即离轴量。
[0049]其中离轴量h、离轴角2屮和焦距f?不是完全独立的，它们之间的关系为：
[0051] 离轴抛物面镜的关键参数标定方法，包括以下步骤：
[0052] 1】搭建第一光路：
[0053] 所述第一光路包括激光干涉仪、平面反射镜、基准十字靶标和离轴抛物面镜，所述 激光干涉仪发出的汇聚光束焦点与离轴抛物面镜焦点完全重合，所述激光干涉仪发出的光 束经过离轴抛物面镜反射后垂直入射在平面反射镜上并沿原路返回；基准十字靶放置在激 光干涉仪汇聚光束焦点和离轴抛