專利名稱：一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要應(yīng)用于大口徑面型測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在對(duì)大口徑非球面進(jìn)行測(cè)量都是借助于通用的測(cè)量裝置(如Zygo干涉儀等)來(lái)進(jìn)行的測(cè)量。但是存在的問(wèn)題是一般的測(cè)量裝置都需要一個(gè)大口徑的更高精度的參考面， 成本高、精度很難達(dá)到測(cè)量要求且有些甚至需要特殊的加工；對(duì)0 的分辨率要求特別高， 由于要把整個(gè)口徑成像在CXD上，對(duì)CXD提出了苛刻的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要提供一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的成本高、CCD分辨率不能達(dá)到測(cè)量要求使得測(cè)量精度受到限制等問(wèn)題。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，可旋轉(zhuǎn)的被測(cè)大口徑拋物面、鏡頭、第一分束立方棱鏡、第二分束立方棱鏡、剪切立方棱鏡、遮擋平板和剪切直角棱鏡依次設(shè)置于同一水平主光路上；被測(cè)大口徑拋物面反射面的主光路的一側(cè)設(shè)置有第三反射鏡；第二反射鏡、第一分束立方棱鏡、成像透鏡和調(diào)校用攝像系統(tǒng)依次設(shè)置于同一豎直光路上；擴(kuò)束系統(tǒng)和第二分束立方棱鏡依次設(shè)置于第一反射鏡的豎直反射光路上，氦氖激光器位于第一反射鏡的水平入射光路上；遮擋平板和圖象處理用攝像系統(tǒng)順序位于剪切立方棱鏡的主光路的一側(cè)上，相移直角棱鏡和PZT順序位于剪切立方棱鏡的主光路的另一側(cè)上。上述鏡頭是斐索干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。上述鏡頭是剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)透鏡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I、第三反射鏡的設(shè)計(jì)最大限度的降低了設(shè)備的成本，以往的測(cè)量?jī)x器反射鏡處設(shè)計(jì)的是一個(gè)中心有孔且口徑大于等于待測(cè)面的平面鏡，成本高，且精度不易提高。2、圖象處理用攝象系統(tǒng)中的CCD分辨率將得到大幅度的提高，以往的測(cè)量?jī)x器都是把整個(gè)待測(cè)面口徑的圖像成在CXD上，而現(xiàn)在成像在CXD上的僅僅是待測(cè)面中的一部分 (參考面口徑)，因此CCD的分辨率將得到大幅度的提高。3、對(duì)于干涉測(cè)量，測(cè)量精度的提高前提是參考面精度的提高，反射鏡由于口徑小， 相對(duì)于大口徑的參考鏡來(lái)說(shuō)，提高它的精度變的更容易。因此整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度更容易得到提聞。4、第三反射鏡裝夾過(guò)程中雖然也會(huì)存在誤差，但這個(gè)誤差主要存在于水平方向， 水平方向的裝夾誤差對(duì)于測(cè)量?jī)x器沒(méi)有影響，同時(shí)能很大程度減少了外界環(huán)境擾動(dòng)給測(cè)量結(jié)果中引入的誤差。因此此儀器的設(shè)計(jì)更容易實(shí)現(xiàn)高精度。5、待測(cè)面的口徑還可以繼續(xù)增大，當(dāng)待測(cè)面的口徑增大時(shí)，只需相應(yīng)的將反射鏡的移動(dòng)距離增大到待測(cè)面半徑的距離即可。6、功能強(qiáng)此測(cè)量?jī)x器為雙系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)的切換可以通過(guò)更換鏡頭，和調(diào)整遮擋平板來(lái)實(shí)現(xiàn)，更方便快捷。且在環(huán)境條件恒定的條件下，對(duì)同一元件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)在相同的光學(xué)系統(tǒng)的基本條件、相同環(huán)境下(外界影響降至最低)的測(cè)量，這樣，兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果相互印證相互檢驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)的誤差相互修正，而且對(duì)于不同需求選擇不同系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量。7、本系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，且由于其穩(wěn)定性好，可以作為在線測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。


圖I是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)的示意圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
I一氦氖激光器；2—第一反射鏡；3—擴(kuò)束系統(tǒng)；4一第一分束立方棱鏡、5—第二分束立方棱鏡；6—第二反射鏡；7—成像透鏡；8—調(diào)校用攝像系統(tǒng)；9一斐索干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭； 10—到切干涉標(biāo)準(zhǔn)透鏡；11一到切平板；12—第一反射鏡；13—被測(cè)大口徑拋物面；14一到切立方棱鏡；15—相移直角棱鏡；16—PZT ; 17—剪切直角棱鏡；18—遮擋平板；19—圖象處理用攝像系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。參見(jiàn)圖I和圖2。一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，可旋轉(zhuǎn)的被測(cè)大口徑拋物面13、鏡頭、第一分束立方棱鏡4、第二分束立方棱鏡5、剪切立方棱鏡14、遮擋平板11和剪切直角棱鏡17依次設(shè)置于同一水平主光路上；被測(cè)大口徑拋物面13反射面的主光路的一側(cè)設(shè)置有第三反射鏡12 ;第二反射鏡6、第一分束立方棱鏡4、成像透鏡7和調(diào)校用攝像系統(tǒng)8依次設(shè)置于同一豎直光路上；擴(kuò)束系統(tǒng)3和第二分束立方棱鏡5依次設(shè)置于第一反射鏡2的豎直反射光路上，氦氖激光器I位于第一反射鏡2的水平入射光路上；遮擋平板18和圖象處理用攝像系統(tǒng)19順序位于剪切立方棱鏡14的主光路的一側(cè)上，相移直角棱鏡15和PZT16 順序位于剪切立方棱鏡14的主光路的另一側(cè)上。上述鏡頭是斐索干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭9或剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)透鏡10。操作說(shuō)明
I.參見(jiàn)圖I :選用剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭9，遮擋平板11移動(dòng)使其遮擋住剪切立方棱鏡14 的透射光線，將被測(cè)大口徑拋物面裝夾在13的位置后，可以打開(kāi)氦氖激光器1，光線經(jīng)過(guò)反射鏡2反射后經(jīng)過(guò)擴(kuò)束系統(tǒng)3擴(kuò)束準(zhǔn)直后被分束立方棱鏡4反射后到達(dá)分束立方棱鏡5 — 部分光線被透射，一部分光線被反射。反射光線經(jīng)反射鏡6反射后經(jīng)分束立方棱鏡5、成像透鏡7進(jìn)入調(diào)校攝像系統(tǒng)8，從而對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校；透射光線經(jīng)過(guò)剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭9 一部分被半透半反鏡反射，一部分被透射，透射后匯聚到被測(cè)大口徑拋物面的焦點(diǎn)f位置，照射到整個(gè)被測(cè)大口徑拋物面上反射后成為一組平行光出射。這部分光線中只有一小部分被反射鏡12反射后延原光路返回成為測(cè)試光，而被半透半反鏡反射部分成為參考光， 半透半反鏡有一個(gè)很小的角度，使得參考光和測(cè)試光存在一定的剪切量。參考光和測(cè)試光被分束立方棱鏡5和4透射后被剪切立方棱鏡14分成反射(投射部分被遮擋平板遮擋)，被相移直角棱鏡15反射，再經(jīng)剪切立方棱鏡14、玻璃平板18進(jìn)入圖象處理用攝像系統(tǒng)19，參考光與測(cè)試光在圖象處理用攝像系統(tǒng)19產(chǎn)生干涉條紋，處理后就能得到被測(cè)大口徑拋物面上的一小部分的面型信息。在豎直方向調(diào)整反射鏡12，同時(shí)每調(diào)整一次反射鏡12，讓被測(cè)大口徑拋物面繞中心光路旋轉(zhuǎn)一周，這樣就能得到整個(gè)大口徑拋物面面型信息。2.參見(jiàn)圖2 :選用剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭10，遮擋平板11移動(dòng)使其不遮擋剪切立方棱鏡14的透射光線，將被測(cè)大口徑拋物面裝夾在13的位置后，可以打開(kāi)氦氖激光器I，光線經(jīng)過(guò)反射鏡2反射后經(jīng)過(guò)擴(kuò)束系統(tǒng)3擴(kuò)束準(zhǔn)直后被分束立方棱鏡4反射后到達(dá)分束立方棱鏡 5 一部分光線被透射，一部分光線被反射。反射光線經(jīng)反射鏡6反射后經(jīng)分束立方棱鏡5、 成像透鏡7進(jìn)入調(diào)校攝像系統(tǒng)8，從而對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校；透射光線經(jīng)過(guò)剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭10后匯聚到被測(cè)大口徑拋物面的焦點(diǎn)f位置，照射到整個(gè)被測(cè)大口徑拋物面上反射后成為一組平行光出射。這部分光線中只有一小部分被反射鏡12反射后延原光路返回成為測(cè)試光。被分束立方棱鏡5和4透射后被剪切立方棱鏡14分成反射光和透射光兩部分。 反射光經(jīng)相移直角棱鏡15反射，經(jīng)過(guò)剪切立方棱鏡14、玻璃平板18進(jìn)入圖象處理用攝像系統(tǒng)19 ;透射光經(jīng)剪切直角棱鏡17、剪切立方棱鏡14反射后經(jīng)玻璃平板18進(jìn)入圖象處理用攝像系統(tǒng)19，兩組光線干涉在圖象處理用攝像系統(tǒng)19產(chǎn)生干涉條紋，處理后就能得到被測(cè)大口徑拋物面上的一小部分的面型信息。在豎直方向調(diào)整反射鏡12，同時(shí)每調(diào)整一次反射鏡12，讓被測(cè)大口徑拋物面繞中心光路旋轉(zhuǎn)一周，這樣就能得到整個(gè)大口徑拋物面面型信肩、O
權(quán)利要求
1.一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于可旋轉(zhuǎn)的被測(cè)大口徑拋物面(13)、鏡頭、 第一分束立方棱鏡(4)、第二分束立方棱鏡(5)、剪切立方棱鏡(14)、遮擋平板(11)和剪切直角棱鏡(17)依次設(shè)置于同一水平主光路上；被測(cè)大口徑拋物面(13)反射面的主光路的一側(cè)設(shè)置有第三反射鏡(12);第二反射鏡(6)、第一分束立方棱鏡(4)、成像透鏡(7)和調(diào)校用攝像系統(tǒng)(8)依次設(shè)置于同一豎直光路上；擴(kuò)束系統(tǒng)(3)和第二分束立方棱鏡(5)依次設(shè)置于第一反射鏡(2 )的豎直反射光路上，氦氖激光器(I)位于第一反射鏡(2 )的水平入射光路上；遮擋平板(18)和圖象處理用攝像系統(tǒng)(19)順序位于剪切立方棱鏡(14)的主光路的一側(cè)上，相移直角棱鏡(15)和PZT (16)順序位于剪切立方棱鏡(14)的主光路的另一側(cè)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述鏡頭是斐索干涉標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述鏡頭是剪切干涉標(biāo)準(zhǔn)透鏡(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大口徑拋物面測(cè)量系統(tǒng)。以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的成本高、CCD分辨率不能達(dá)到測(cè)量要求使得測(cè)量精度受到限制等問(wèn)題。本發(fā)明可旋轉(zhuǎn)的被測(cè)大口徑拋物面、鏡頭、第一分束立方棱鏡、第二分束立方棱鏡、剪切立方棱鏡、遮擋平板和剪切直角棱鏡依次設(shè)置于同一水平主光路上；被測(cè)大口徑拋物面反射面的主光路的一側(cè)設(shè)置有第三反射鏡；第二反射鏡、第一分束立方棱鏡、成像透鏡和調(diào)校用攝像系統(tǒng)依次設(shè)置于同一豎直光路上；擴(kuò)束系統(tǒng)和第二分束立方棱鏡依次設(shè)置于第一反射鏡的豎直反射光路上，遮擋平板和圖象處理用攝像系統(tǒng)順序位于剪切立方棱鏡的主光路的一側(cè)上，相移直角棱鏡和PZT順序位于剪切立方棱鏡的主光路的另一側(cè)上。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102589462SQ20121000078
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者劉丙才, 吳世霞, 朱學(xué)亮, 王春慧, 王紅軍, 田愛(ài)玲, 鄭顯鋒 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)