离轴抛物面镜关键参数的标定系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学装调检测领域，尤其设及一种离轴抛物面镜关键参数的标定方法 及系统。
【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W简单的形式产生 无中屯、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W只有虚拟的回转光轴，使得W往常规的同轴穿屯、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屯、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。
[000引此方法的缺点：
[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；
[000引 3、接触式测量易划伤镜面。
[0009] 方法2 ;如图2所示，将经绅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。通过经绅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，但经绅仪、离轴镜与平面反射镜必须都W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，本发明提供了一种有效实现离轴抛物面镜关键参数标定的系 统及方法。
[0015] 本发明的技术解决方案：
[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=光路、第四光路W及第五光路；
[0017] 所述第一光路包括激光干设仪10、平面反射镜7、基准十字祀标5和离轴抛物面镜 6,所述激光干设仪10发出的汇聚光束焦点与离轴抛物面镜6焦点完全重合，所述激光干设 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 述基准十字祀标5放置在激光干设仪10汇聚光束焦点和离轴抛物面镜6的原光轴的交汇 处，基准十字祀标5与激光干设仪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绅仪1，第一经绅仪1与 平面反射镜7自准直，并与基准十字祀标5穿屯、；
[0019] 所述第=光路的结构为；将第二光路中的平面反射镜7移除，并架设第四经绅仪4 和带光栅尺11的导轨12,第四经绅仪4与第一经绅仪1打对镜，保证第四经绅仪4与第一 经绅仪1的光轴垂直；带光栅尺11的导轨12与第一经绅仪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,用第四经绅仪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，直至通过第四经绅仪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=光路中小平面反射镜13,并在滑块上架设第二经绅 仪2,使得第二经绅仪2与激光干设仪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的中屯、和基准十字祀标5穿屯、；
[0021] 第五光路的结构为；移除第四光路中的激光干设仪10,并在原位置放置第=经绅 仪3,第=经绅仪3通过基准十字祀标5和离轴抛物面镜6与第二经绅仪2自准穿屯、。
[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W下步骤：
[0024] 1】搭建第一光路：
[0025] 所述第一光路包括激光干设仪10、平面反射镜7、基准十字祀标5和离轴抛物面镜 6,所述激光干设仪10发出的汇聚光束焦点与离轴抛物面镜6焦点完全重合，所述激光干设 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 基准十字祀5放置在激光干设仪10汇聚光束焦点和离轴抛物面镜的原光轴的交汇处，基准 十字祀标5与激光干设仪10对猫眼；
[0026] 2】架设第一经绅仪1与平面反射镜7自准直，并与基准十字祀标5穿屯、，保证第一 经绅仪1光轴和离轴抛物面镜6原光轴重合，即经绅仪1光轴代表原光轴；
[0027] 3】利用激光干设仪软件标示出离轴抛物面镜的中屯、A并移除平面反射镜；
[002引 4】架设第第四经绅仪4和带光栅尺的导轨，并使第四经绅仪与第一经绅仪1打对 镜，保证第四经绅仪4与第一经绅仪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绅仪1的光轴垂直即带光 栅尺的导轨与第四经绅仪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，用第四经绅仪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，直至通过第四经绅仪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 第一经绅仪1的光轴垂直即带光栅尺的导轨与第四经绅仪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绅仪2并前后移动滑块，使得第二经 绅仪2与激光干设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 中屯、A和基准十字祀标穿屯、，保证第二经绅仪2的光轴与离轴抛物面镜的光轴重合，即第二 经绅仪2的光轴代表离轴抛物面镜的光轴；
[0032] 7】移除激光干设仪，在原位置放置第=经绅仪3,第=经绅仪3通过基准十字祀标 和离轴抛物面镜与第二经绅仪2自准穿屯、，保证第=经绅仪3与激光干设仪的光轴重合，也 就是与第二经绅仪2光轴重合，也就代表了离轴抛物面镜的光轴；此时第二经绅仪2与第= 经绅仪3打对镜，能够测量离轴抛物面镜的离轴角2(p;
[0033] 8】首先在带光栅尺的导轨上将第二经绅仪2所在位置标记为零点，然后移动第二 经绅仪2,直到第二经绅仪2和第一经绅仪1自准直并穿屯、，此时记录第二经绅仪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：
[0035]
[0036] 上述小平面反射镜的平行度为2"。
[0037] 本发明所具有的优点：
[003引