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透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法

文檔序號:9748820閱讀:342來源:國知局
透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)集成技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度光學(xué)系統(tǒng)通常由多組光學(xué)鏡頭組成,光學(xué)鏡頭之間高精度集成和裝配是確保光學(xué)系統(tǒng)最終性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié),而合理確定每組光學(xué)鏡頭的擬合光軸是鏡頭之間進(jìn)行集成裝配的前提和依據(jù)。透射球面波鏡頭是組成高精度光學(xué)系統(tǒng)的一種常用鏡頭類型,該鏡頭入射光為平面波,出射光為小像差球面波。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中,通常利用定心儀實(shí)測透射球面波鏡頭每個(gè)光學(xué)元件表面的面傾斜和球心坐標(biāo)位置,通過加權(quán)最小二乘法計(jì)算所有球心的最佳擬合直線,將該擬合直線作為透射球面波鏡頭的擬合光軸。每個(gè)球心的權(quán)重可以根據(jù)該表面的曲率半徑R確定,如1/R。利用上述方法確定透射球面波鏡頭的擬合光軸,可以一定程度反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭理想光軸的影響,但并不能直接反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭最終光學(xué)性能的影響,因此在上述擬合光軸下工作的透射球面波鏡頭可能并未發(fā)揮其最佳光學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明提供了一種透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法,該方法將球面波前誤差最小時(shí)的入射光方向作為透射球面波鏡頭的擬合光軸方向,將此時(shí)球面波前球心位置作為擬合光軸的一個(gè)點(diǎn),由此確定擬合光軸的方向和位置。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法,該方法包括如下步驟:
[0007]步驟一:搭建透射球面波鏡頭的球面波前誤差干涉檢測裝置,包括干涉儀、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡;將平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭安裝在干涉儀上,透射球面波鏡頭集成在干涉檢測裝置中,調(diào)整標(biāo)定球面鏡位置使干涉儀的干涉圖為零條紋,檢測透射球面波鏡頭的波前誤差;調(diào)整透射球面波鏡頭傾斜,并相應(yīng)調(diào)整標(biāo)定球面鏡使干涉圖為零條紋,再次檢測透射球面波鏡頭波前誤差,重復(fù)該過程,直至透射球面波鏡頭波前誤差達(dá)到最小值;此時(shí),入射光方向即透射球面波鏡頭的擬合光軸方向,且標(biāo)定球面鏡球心與透射球面波鏡頭的球面波前球心重合;
[0008]步驟二:確定最小波前誤差對應(yīng)的透射球面波鏡頭姿態(tài)之后,在透射球面波鏡頭上方安裝平面反射鏡,調(diào)整透射球面波鏡頭傾斜姿態(tài)使平面反射鏡與平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭形成的干涉條紋為零條紋,此時(shí)平面反射鏡法線與透射球面波鏡頭擬合光軸平行;
[0009]步驟三:利用定心儀測量平面反射鏡的法線方向,并調(diào)整平面反射鏡、透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡的整體姿態(tài),使平面反射鏡法線與精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸平行;取走平面反射鏡,利用定心儀測量標(biāo)定球面鏡的球心位置,調(diào)整透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡的整體位置,確保傾斜姿態(tài)不變,使標(biāo)定球面鏡球心與精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸重合,實(shí)現(xiàn)透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出一種結(jié)合干涉儀、標(biāo)定球面鏡、平面反射鏡和定心儀等裝置以確定透射球面波鏡頭擬合光軸的方法。該方法將球面波前誤差最小時(shí)的入射光方向作為透射球面波鏡頭的擬合光軸方向,將此時(shí)球面波前球心位置作為擬合光軸的一個(gè)點(diǎn),由此確定擬合光軸的方向和位置。最終,實(shí)現(xiàn)將透射球面波鏡頭的光軸基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸,從而方便透射球面波鏡頭與其他光學(xué)鏡頭集成和裝配。利用上述方法確定的透射球面波鏡頭擬合光軸,不僅可以反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭光軸的影響,而且可以直接反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭最終光學(xué)性能的影響,因此在上述擬合光軸下工作的透射球面波鏡頭可以發(fā)揮其最佳光學(xué)性能。
【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明透射球面波鏡頭擬合光軸確定方法的示意圖。
[0012]圖中:1、干涉儀,2、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,3、透射球面波鏡頭,4、標(biāo)定球面鏡,5、平面反射鏡,6、定心儀和7、精密轉(zhuǎn)臺。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法,該方法包括如下步驟:
[0015]步驟一:搭建透射球面波鏡頭的球面波前誤差干涉檢測裝置,如圖1所示,包括干涉儀1、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭2、透射球面波鏡頭3和標(biāo)定球面鏡4。以傳統(tǒng)方法確定的擬合光軸為依據(jù),將透射球面波鏡頭3集成在干涉檢測裝置中,調(diào)整標(biāo)定球面鏡4位置使干涉儀I的干涉圖為零條紋,檢測此時(shí)透射球面波鏡頭3的波前誤差。調(diào)整透射球面波鏡頭3傾斜,并相應(yīng)調(diào)整標(biāo)定球面鏡4使干涉圖為零條紋,檢測透射球面波鏡頭3波前誤差,重復(fù)該過程,直至波前誤差達(dá)到最小值。此時(shí),入射光方向即透射球面波鏡頭3的擬合光軸方向,且標(biāo)定球面鏡球心4與透射球面波鏡頭3的球面波前球心重合。
[0016]步驟二:確定最小波前誤差對應(yīng)的透射球面波鏡頭3姿態(tài)之后,在透射球面波鏡頭3上方安裝平面反射鏡5,調(diào)整其傾斜姿態(tài)使平面反射鏡5與平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭2形成的干涉條紋為零條紋,此時(shí)平面反射鏡5法線與透射球面波鏡頭3擬合光軸平行。支撐工裝與平面反射鏡5的接觸面平面度需足夠高,以確保平面反射鏡5在反復(fù)取放過程中其法線與透射球面波鏡頭3的擬合光軸始終平行。將平面反射鏡5、透射球面波鏡頭3和標(biāo)定球面鏡4集成為一個(gè)整體,確保彼此之間相對位置的穩(wěn)定性。
[0017]步驟三:利用定心儀6(包含自準(zhǔn)直儀和精密轉(zhuǎn)臺7等)測量平面反射鏡5的法線方向,并調(diào)整平面反射鏡5、透射球面波鏡頭3和標(biāo)定球面鏡4的整體傾斜,使平面反射鏡5法線與精密轉(zhuǎn)臺7的轉(zhuǎn)軸平行。取走平面反射鏡5,利用定心儀6測量標(biāo)定球面鏡4的球心位置,調(diào)整透射球面波鏡頭3和標(biāo)定球面鏡4的整體平移(確保傾斜姿態(tài)不變),使標(biāo)定球面鏡4球心與精密轉(zhuǎn)臺7的轉(zhuǎn)軸重合。此時(shí),透射球面波鏡頭3的擬合光軸與精密轉(zhuǎn)臺7的轉(zhuǎn)軸重合,光軸基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸,從而方便透射球面波鏡頭3與其他光學(xué)鏡頭集成和裝配。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法,其特征在于,該方法包括如下步驟: 步驟一:搭建透射球面波鏡頭的球面波前誤差干涉檢測裝置,包括干涉儀、平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡;將平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭安裝在干涉儀上,透射球面波鏡頭集成在干涉檢測裝置中,調(diào)整標(biāo)定球面鏡位置使干涉儀的干涉圖為零條紋,檢測透射球面波鏡頭的波前誤差;調(diào)整透射球面波鏡頭傾斜,并相應(yīng)調(diào)整標(biāo)定球面鏡使干涉圖為零條紋,再次檢測透射球面波鏡頭波前誤差,重復(fù)該過程,直至透射球面波鏡頭波前誤差達(dá)到最小值;此時(shí),入射光方向即透射球面波鏡頭的擬合光軸方向,且標(biāo)定球面鏡球心與透射球面波鏡頭的球面波前球心重合; 步驟二:確定最小波前誤差對應(yīng)的透射球面波鏡頭姿態(tài)之后,在透射球面波鏡頭上方安裝平面反射鏡,調(diào)整透射球面波鏡頭傾斜姿態(tài)使平面反射鏡與平面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭形成的干涉條紋為零條紋,此時(shí)平面反射鏡法線與透射球面波鏡頭擬合光軸平行; 步驟三:利用定心儀測量平面反射鏡的法線方向,并調(diào)整平面反射鏡、透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡的整體姿態(tài),使平面反射鏡法線與精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸平行;取走平面反射鏡,利用定心儀測量標(biāo)定球面鏡的球心位置,調(diào)整透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡的整體位置,確保傾斜姿態(tài)不變,使標(biāo)定球面鏡球心與精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸重合,實(shí)現(xiàn)透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法,其特征在于,所述步驟二中,支撐工裝與平面反射鏡的接觸面平面度需足夠高,以確保平面反射鏡在反復(fù)取放過程中其法線與透射球面波鏡頭的擬合光軸始終平行。將平面反射鏡、透射球面波鏡頭和標(biāo)定球面鏡集成為一個(gè)整體,確保彼此之間相對位置的穩(wěn)定性。
【專利摘要】透射球面波鏡頭擬合光軸的確定方法屬于光學(xué)集成技術(shù)領(lǐng)域,通過干涉儀、標(biāo)定球面鏡、平面反射鏡和定心儀等裝置確定透射球面波鏡頭擬合光軸的方法。該方法將球面波前誤差最小時(shí)的入射光方向作為透射球面波鏡頭的擬合光軸方向,將此時(shí)球面波前球心位置作為擬合光軸的一個(gè)點(diǎn),由此確定擬合光軸的方向和位置。最終,實(shí)現(xiàn)將透射球面波鏡頭的光軸基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸,從而方便透射球面波鏡頭與其他光學(xué)鏡頭集成和裝配。利用上述方法確定的透射球面波鏡頭擬合光軸,不僅可以反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭光軸的影響,而且可以直接反映每個(gè)表面面傾斜對鏡頭最終光學(xué)性能的影響,因此在上述擬合光軸下工作的透射球面波鏡頭可以發(fā)揮其最佳光學(xué)性能。
【IPC分類】G01M11/02
【公開號】CN105510002
【申請?zhí)枴緾N201510962216
【發(fā)明人】苗亮, 劉鈺, 張文龍, 馬冬梅, 金春水
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月21日
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