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離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標定系統(tǒng)及方法

文檔序號:9248054閱讀:1396來源:國知局
離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)裝調(diào)檢測領(lǐng)域,尤其設(shè)及一種離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標定方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 離軸拋物面鏡是應(yīng)用比較廣泛的光學(xué)元件,主要是因為它能夠W簡單的形式產(chǎn)生 無中屯、遮攔的平行光束。它的缺點是裝調(diào)非常困難,它不是旋轉(zhuǎn)對稱曲面,相當于在旋轉(zhuǎn)對 稱曲面當中截取了一部分,所W只有虛擬的回轉(zhuǎn)光軸,使得W往常規(guī)的同軸穿屯、方法無法 實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整,從而無法保證離軸系統(tǒng)的裝調(diào)精度,更無法保證離軸系 統(tǒng)的成像質(zhì)量。離軸光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)的核屯、問題是離軸反射鏡的關(guān)鍵參數(shù)的確定,而離軸反 射鏡關(guān)鍵參數(shù)的確定又正是工程實現(xiàn)的技術(shù)難點。
[0003] 現(xiàn)有離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)的標定方法:
[0004] 方法1 ;如圖1所示,將刀口儀放置在離軸拋物面鏡的焦點F位置,利用平面反射 鏡形成自準直光路。直接使用卷尺近似測量出離軸量,再用卷尺近似測量焦點到拋物面鏡 的直線距離,使用勾股定理算出離軸角。
[000引此方法的缺點:
[0006] 1、卷尺精度一般為毫米量級,使用其進行測量無法達到高精度的微米量級;
[0007] 2、無法準確定位的拋物面相關(guān)幾何位置,卷尺只能進行近似測量,累積誤差也為 毫米量級,無法到達高精度的檢測要求;
[000引 3、接觸式測量易劃傷鏡面。
[0009] 方法2 ;如圖2所示,將經(jīng)紳儀大地水平放置在離軸拋物面鏡的焦點位置,利用平 面反射鏡形成自準直光路。通過經(jīng)紳儀瞄準離軸鏡的上下邊緣,測量其相應(yīng)角度,兩角度和 的一般即為離軸角的大小。再使用卷尺測量離軸鏡焦點到其鏡面中點的距離,結(jié)合勾股定 理算出離軸量。
[0010] 此方法的缺點:
[0011] 1、離軸角的測量雖然較為準確,但經(jīng)紳儀、離軸鏡與平面反射鏡必須都W大地水 平為基準,自準直光路搭建較為困難。
[0012] 2、離軸量的測量還是使用卷尺結(jié)合公式計算的間接方法,精度為毫米量級,無法 達到微米級的高精度要求。
[0013] 3、接觸式測量易劃傷鏡面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)即離軸量、離軸角測量精度低,易劃 傷離軸拋物面鏡的技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種有效實現(xiàn)離軸拋物面鏡關(guān)鍵參數(shù)標定的系 統(tǒng)及方法。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0016] 離軸拋物面鏡的關(guān)鍵參數(shù)標定系統(tǒng),其特殊之處在于;包括第一光路、第二光路、 第=光路、第四光路W及第五光路;
[0017] 所述第一光路包括激光干設(shè)儀10、平面反射鏡7、基準十字祀標5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干設(shè)儀10發(fā)出的匯聚光束焦點與離軸拋物面鏡6焦點完全重合,所述激光干設(shè) 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過離軸拋物面鏡6反射后垂直入射在平面反射鏡7上并沿原路返回;所 述基準十字祀標5放置在激光干設(shè)儀10匯聚光束焦點和離軸拋物面鏡6的原光軸的交匯 處,基準十字祀標5與激光干設(shè)儀10對貓眼;
[0018] 所述第二光路的結(jié)構(gòu)為:在第一光路的基礎(chǔ)上架設(shè)第一經(jīng)紳儀1,第一經(jīng)紳儀1與 平面反射鏡7自準直,并與基準十字祀標5穿屯、;
[0019] 所述第=光路的結(jié)構(gòu)為;將第二光路中的平面反射鏡7移除,并架設(shè)第四經(jīng)紳儀4 和帶光柵尺11的導(dǎo)軌12,第四經(jīng)紳儀4與第一經(jīng)紳儀1打?qū)︾R,保證第四經(jīng)紳儀4與第一 經(jīng)紳儀1的光軸垂直;帶光柵尺11的導(dǎo)軌12與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直;導(dǎo)軌12的滑塊 端面上粘貼一塊小平面反射鏡13,用第四經(jīng)紳儀4監(jiān)視小平面反射鏡13的自準直反射像的 運動軌跡來調(diào)整導(dǎo)軌12的位置,直至通過第四經(jīng)紳儀4觀察小平面反射鏡13的自準直反 射像的偏移量為零,固定導(dǎo)軌12的位置;
[0020] 第四光路的結(jié)構(gòu)為;移除第=光路中小平面反射鏡13,并在滑塊上架設(shè)第二經(jīng)紳 儀2,使得第二經(jīng)紳儀2與激光干設(shè)儀10發(fā)出經(jīng)離軸拋物面鏡6反射后的平行光束自準直 并與離軸拋物面鏡6的中屯、和基準十字祀標5穿屯、;
[0021] 第五光路的結(jié)構(gòu)為;移除第四光路中的激光干設(shè)儀10,并在原位置放置第=經(jīng)紳 儀3,第=經(jīng)紳儀3通過基準十字祀標5和離軸拋物面鏡6與第二經(jīng)紳儀2自準穿屯、。
[0022] 上述小平面反射鏡13的平行度為2"。
[0023] 離軸拋物面鏡的關(guān)鍵參數(shù)標定方法,其特殊之處在于;包括W下步驟:
[0024] 1】搭建第一光路:
[0025] 所述第一光路包括激光干設(shè)儀10、平面反射鏡7、基準十字祀標5和離軸拋物面鏡 6,所述激光干設(shè)儀10發(fā)出的匯聚光束焦點與離軸拋物面鏡6焦點完全重合,所述激光干設(shè) 儀10發(fā)出的光束經(jīng)過離軸拋物面鏡6反射后垂直入射在平面反射鏡上并沿原路返回;所述 基準十字祀5放置在激光干設(shè)儀10匯聚光束焦點和離軸拋物面鏡的原光軸的交匯處,基準 十字祀標5與激光干設(shè)儀10對貓眼;
[0026] 2】架設(shè)第一經(jīng)紳儀1與平面反射鏡7自準直,并與基準十字祀標5穿屯、,保證第一 經(jīng)紳儀1光軸和離軸拋物面鏡6原光軸重合,即經(jīng)紳儀1光軸代表原光軸;
[0027] 3】利用激光干設(shè)儀軟件標示出離軸拋物面鏡的中屯、A并移除平面反射鏡;
[002引 4】架設(shè)第第四經(jīng)紳儀4和帶光柵尺的導(dǎo)軌,并使第四經(jīng)紳儀與第一經(jīng)紳儀1打?qū)?鏡,保證第四經(jīng)紳儀4與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直;
[0029] 5】調(diào)整帶光柵尺的導(dǎo)軌,使得帶光柵尺的導(dǎo)軌與第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直即帶光 柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)紳儀4的光軸平行:
[0030] 在導(dǎo)軌的滑塊端面上粘貼一塊小平面反射鏡并前后移動滑塊,用第四經(jīng)紳儀4監(jiān) 視小平面反射鏡的自準直反射像的運動軌跡來調(diào)整導(dǎo)軌的位置,直至通過第四經(jīng)紳儀4觀 察小平面反射鏡的自準直反射像的偏移量為零,固定導(dǎo)軌的位置,此時帶光柵尺的導(dǎo)軌與 第一經(jīng)紳儀1的光軸垂直即帶光柵尺的導(dǎo)軌與第四經(jīng)紳儀4的光軸平行;
[0031] 6】移除小平面反射鏡,在滑塊上架設(shè)第二經(jīng)紳儀2并前后移動滑塊,使得第二經(jīng) 紳儀2與激光干設(shè)儀發(fā)出經(jīng)離軸拋物面鏡反射后的平行光束自準直并與離軸拋物面鏡的 中屯、A和基準十字祀標穿屯、,保證第二經(jīng)紳儀2的光軸與離軸拋物面鏡的光軸重合,即第二 經(jīng)紳儀2的光軸代表離軸拋物面鏡的光軸;
[0032] 7】移除激光干設(shè)儀,在原位置放置第=經(jīng)紳儀3,第=經(jīng)紳儀3通過基準十字祀標 和離軸拋物面鏡與第二經(jīng)紳儀2自準穿屯、,保證第=經(jīng)紳儀3與激光干設(shè)儀的光軸重合,也 就是與第二經(jīng)紳儀2光軸重合,也就代表了離軸拋物面鏡的光軸;此時第二經(jīng)紳儀2與第= 經(jīng)紳儀3打?qū)︾R,能夠測量離軸拋物面鏡的離軸角2(p;
[0033] 8】首先在帶光柵尺的導(dǎo)軌上將第二經(jīng)紳儀2所在位置標記為零點,然后移動第二 經(jīng)紳儀2,直到第二經(jīng)紳儀2和第一經(jīng)紳儀1自準直并穿屯、,此時記錄第二經(jīng)紳儀2在光柵 尺上移動的距離即為離軸拋物面鏡的離軸量h;
[0034] 9】得到了離軸拋物面鏡的離軸量h和離軸角2(p通過公式計算即可獲得其焦距 f:
[0035]
[0036] 上述小平面反射鏡的平行度為2"。
[0037] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[003引
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