[發明專利]卡塞格林二反射鏡光學系統加工在線檢驗方法

無效

• 申請號: 200810035325.8
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101251436A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 沈蓓軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01M11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及光學加工檢驗技術，具體是指一種卡塞格林二反射鏡光學系統加工在線檢驗方法，它用于非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學系統加工時的在線檢驗。

背景技術

1672年卡塞格林發明了采用兩塊反射鏡結構的光學系統，這種結構的光學系統被天文望遠鏡以及各種長焦距望遠物鏡廣泛采用，卡塞格林光學系統的反射鏡中大的稱為主反射鏡，小的稱為副反射鏡，通常在主反射鏡中央開孔，成像于主反射鏡后面。經典的卡塞格林望遠鏡中，主反射鏡是旋轉拋物面，根據圓錐曲線的光學性質，副反射鏡只要是以F₁、F₂為兩焦點的旋轉雙曲面，則原來無球差地會聚到F₁點的光線，經過這種副反射鏡反射后，將無球差地會聚到F₂點，但這種望遠鏡有彗差，也有一定的像散和場曲。一個主反射鏡相對口徑1/3，卡塞格林望遠鏡相對口徑1/8，像成在主反射鏡后面不遠處的系統，在理想像平面(近軸光的像平面)上，若要求像的彌散不超過1角秒，可用視場直徑約為9角分。由于經典的卡塞格林系統軸上點成完善像，因此光學系統加工中，在完成主拋物反射鏡的加工后，在加工雙曲面的副反射鏡時總是將主反射鏡和副反射鏡配對成實際光學系統來對副反射鏡的加工進行檢驗，確保系統具有良好的成像質量。為了擴大卡塞格林系統的成像視場，人們通常采取在卡塞格林系統的后光路上加一組折射透鏡的方法，這時卡塞格林系統本身在軸上點已不成完善像，對于此類系統的加工一般采用主反射鏡和副反射鏡分別加工、檢驗的方法。這種加工工藝由于非球面加工不可避免的加工偏差，在系統組合時，往往得不到預期的良好的成像質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種卡塞格林系統的加工在線檢驗方法，解決軸上點成非完善像的卡塞格林系統主、副反射鏡配對加工時在線檢驗問題。

本發明卡塞格林二反射鏡光學系統主、副反射鏡配對加工在線檢驗方法如附圖1所示，光學檢驗系統由標準自準平面鏡1、被檢卡塞格林光學系統2、補償透鏡3和非球面加工面形檢測儀器4組成。標準自準平面鏡1置于被檢測的卡塞格林光學系統2的前方，補償透鏡3位于被檢測的卡塞格林光學系統2的后光路上，檢測儀器4放置在被檢測的卡塞格林光學系統2的焦點上。由檢測儀器4發出的檢驗光束首先通過補償鏡3入射至被檢測副反射鏡201上，光束經副反射鏡201反射至主反射鏡202上，經主反射鏡202反射后的光束變成平行光束射向標準自準直平面鏡1，經標準自準直反射鏡反射后的光束按原光路返回至檢測儀器4，檢測儀器4可將帶有副反射鏡加工誤差信息的返回光束中的加工誤差信息解析出來，指導副反射鏡201的后續加工。標準自準直平面鏡1的面形精度要求優于十分之一的檢驗光波長，通光口徑大于主反射鏡202口徑50mm以上；補償透鏡3位于卡塞格林二反射鏡光學系統2的后光路上，它用來補償卡塞格林二反射鏡光學系統的球差，補償透鏡3一般有高質量的易加工的光學玻璃制成，如K9，BK7玻璃；檢驗儀器4通常采用刀口儀、激光干涉儀。

本發明的優點在于，在卡塞格林二反射鏡光學系統2中加入補償透鏡3，使卡塞格林二反射鏡光學系統2在軸上點成完善像，這樣在加工副反射鏡201時可以采用技術上成熟、可靠的主、副鏡配對加工、檢驗的方法，從而保證卡塞格林二反射鏡光學系統的加工質量。

附圖說明

圖1為卡塞格林二反射鏡光學系統主、副反射鏡配對加工在線檢驗光路圖；

圖中：1——標準自準直平面鏡；

??????2——被檢驗卡塞格林二反射鏡光學系統；

??????201——副反射鏡(被檢驗)；

??????202——主反射鏡；

??????3——補償鏡；

??????4——檢驗儀器。

具體實施方式

根據附圖1的副反射鏡201加工檢驗光路圖，我們為一個軸上點非完善成像的卡塞格林二反射鏡光學系統2設計了一套配對加工檢驗光路。此卡塞格林二反射鏡光學系統2的光學參數如表1所示：

表1

檢驗光路設計如下：

標準自準直平面鏡1采用直徑250mm，面型精度十分之一波長的平面反射鏡；補償透鏡3采用BK7光學玻璃，具體光學設計參數如表2所示：

表2

加入補償透鏡3后的卡塞格林二反射鏡光學系統2軸上點成完善像，其軸上點的波象差接近五十分之一波長；檢測儀器4選用刀口儀和激光干涉儀，在對副反射鏡201進行非球面修帶時采用刀口儀檢驗，當加工誤差進入二分之一波長時，采用激光干涉儀檢驗對副反射鏡201非球面進行精修。