[发明专利]一种抛物面反射镜光轴精密标定装置及标定方法

说明书

本发明公开了一种抛物面反射镜光轴精密标定装置，其包括：干涉仪、高精度平面标准镜，高精度平面标准镜中心开孔；干涉仪、高精度平面标准镜、抛物面反射镜组件由前至后同轴进行架设，干涉仪发出球面波测试光束，入射到抛物面反射镜后再反射到高精度平面标准镜上，之后沿原路返回，进入干涉仪与参考光束发生干涉，实现干涉测量。本发明通过高精度自准直，实现测量基准高精度转换，通过调节使高精度平面标准镜反射面法线、抛物面反射镜光轴、高精度自准直仪光轴、光轴标定工装反射镜法线相互平行；采用干涉测量方案，通过测量抛物面反射镜最佳面型，建立抛物面反射镜光轴与高精度平面标准镜之间的位置关系，测量精度高，重复精度高。

技术领域

本发明属于光电仪器光机系统精密装调技术领域，涉及一种抛物面反射镜光轴精密标定装置及标定方法。

背景技术

随着现代科技的发展，光学设计及加工检测水平有了飞速的提升，采用非球面的大口径、多波段、共光路、反射式光学系统应用越来越广泛。在搜索、侦察、探测领域，系统光轴与伺服平台机械轴正交性有着严格的要求，为实现系统光轴与机械轴的高精度正交，需对非球面反射式光学系统光轴进行精密标定。

由于非球面反射式光学系统主镜及次镜光轴均为唯一，主镜光轴及次镜光轴同轴且光学间隔正确时，非球面反射式光学系统才能装调至最佳状态；且在整个光学系统的装调过程中，主镜的光轴通常都是其他光学元件的装调基准，因此，可将主镜光轴作为系统光轴进行精密标定。

传统的主镜光轴标定一般通过三坐标仪测量镜面各点的空间坐标，通过曲面拟合得出光轴方向，确定光轴与基准面的角度关系。由于三坐标仪的测量范围有限且测量误差会随着被测物体尺寸增大而增大，且在曲面拟合过程中非球面的拟合计算也会带入角度误差。

另外一种方法是以非球面反射镜背面为基准面，其法线方向即为光轴方向。例如：中国专利201910881002.9“一种含有次镜调焦机构的共孔径光学系统装调方法”，利用中心偏测量仪将导轨轴线标定至与中心偏测量仪转轴平行，再以次镜背面为基准将其光轴装调至与导轨平行，其精度取决于光学加工精度，按照目前的加工精度，该方法的标定精度一般为15″。

2011年发表于《光电工程》的“卡塞格林红外光学系统装调技术研究”，采用中心偏测量仪完成主次镜的装调，及主次镜与目镜组光轴的定心。由于中心偏测量仪一般用于球面反射镜中心偏差测量，无法测量非球面的光轴偏差，因此在光学件、结构件误差累积的情况下，装调精度受到限制，难以满足非球面反射式光学系统的高精度装调及光轴的精密标定。

因此，上述方法均无法满足非球面主镜光轴的精密标定。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：解决抛物面反射镜光轴精密标定技术问题，从而为实现含有抛物面反射镜的非球面反射式光学系统光轴精密标定提供一种高精度、高效率的方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抛物面反射镜光轴精密标定装置，其包括：干涉仪、高精度平面标准镜，高精度平面标准镜中心开孔；干涉仪、高精度平面标准镜、抛物面反射镜组件由前至后同轴进行架设，干涉仪发出球面波测试光束，入射到抛物面反射镜后再反射到高精度平面标准镜上，之后沿原路返回，进入干涉仪与参考光束发生干涉，实现干涉测量。

其中，所述标定装置还包括：光轴标定工装和高精度自准直仪，光轴标定工装与被测抛物面反射镜组件镜框背面相连，高精度自准直仪同轴布置在抛物面反射镜后方。

其中，所述高精度自准直仪对准干涉仪，调节高精度自准直仪，使干涉仪光点位于高精度自准直仪十字分划中心。

其中，所述光轴标定工装包括连接座、反射镜座、平面反射镜；平面反射镜安装于反射镜座上，通过螺钉将反射镜座与连接座进行连接；连接座实现光轴标定工装与抛物面反射镜组件背面进行连接。