[發明專利]一種鏡組的裝調方法

有效

• 申請號: 201710741132.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107505684B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 沈華;王勁松;李嘉;朱日宏;高金銘;矯岢蓉;孫越;陳磊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02;G02B27/62
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種鏡組的裝調方法。該方法步驟如下：根據鏡組參數設定鏡筒的尺寸，與每個鏡片對應的鏡筒壁沿周向均勻設置四個調整螺絲；裝調時，首先利用杠桿表調整鏡筒與中心偏測量儀的位置，調整工作臺與中心激光光束光軸的水平位置與俯仰位置；其次，通過調整螺絲對第一個鏡片的光軸進行調整，采用隔圈固定后置入下一個鏡片繼續進行光軸調整；并記錄各鏡片的實際裝調誤差；將各鏡片參數代入仿真系統，得到該鏡組的理想仿真波面；對裝調之后的鏡筒進行測量得到實際波面，將理想仿真波面與實測波面進行比較，重新仿真得到的理想仿真波面與實測波面誤差小于閾值，從而得到鏡組裝調誤差。本發明的誤差標定精度高，也極大地提高了整個光學系統的測量精度。

技術領域

本發明涉及光干涉計量技術領域，特別是一種鏡組的裝調方法。

背景技術

現代高性能光電系統，例如大型天文望遠鏡、大場景增強現實(AR)、大場景虛擬現實(VR)、空間相機等系統中，需要只使用一片成像鏡的簡單光學結構就實現高性能光學質量。自由曲面光學元件能利用自身曲率的高階變化校正幾乎所有像差，同時又能簡化系統結構^[5-8]，是現代高性能光電系統的理想元件。但是該類元件的大口徑和較大自由度，給其面形的高精度測量帶來了許多復雜且難以解決的科學問題，難以滿足成像光學系統對其面形波長量級(100nm)的質量要求。因此大口徑復雜面形元件的面形精密測量已經成為制約該類元件制造和應用的關鍵瓶頸，成為光學制造領域的研究熱點。

目前國內外常采用的大口徑元件面形測量方法主要分為探針法、幾何光線法和干涉法?；谏鲜鲂枨螅岢隽嘶诠饫w陣列非零位干涉系統的檢測方法，其實質是用光纖陣列產生多重傾斜波面對被測件的不同區域的不同傾斜進行補償，從而使被測件每一區域的測試光都能夠返回到干涉系統中，從而對整個面型進行檢測。

但是在非零位干涉系統中，裝調誤差會導致很大的系統誤差，而系統誤差則會對測量結果產生較大影響，一般的機械加工無法保證系統中各鏡片的位置達到設計要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高整個光學系統測量精度的鏡組裝調方法，對系統中鏡組的誤差進行精確標定。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種鏡組的裝調方法，包括以下步驟：

步驟1，根據鏡組參數設定鏡筒的尺寸，鏡組中各鏡片順次置于鏡筒之中，相鄰鏡片之間設置隔圈，隔圈對相鄰鏡片之間的距離進行限定，與每個鏡片對應的鏡筒壁沿周向均勻設置四個調整螺絲；

步驟2，裝調時，首先利用杠桿表調整鏡筒與中心偏測量儀的位置，調整工作臺與中心激光光束光軸的水平位置與俯仰位置；其次，通過調整螺絲對第一個鏡片的光軸進行調整，采用隔圈固定后置入第二個鏡片繼續進行光軸調整，直至完成對所有鏡片的光軸調整；并記錄各鏡片的實際裝調誤差；

步驟3，對步驟1所述鏡組進行數學建模得到仿真系統，將各鏡片參數代入仿真系統，即可得到該鏡組的理想仿真波面；使用ZYGO干涉儀對步驟2裝調之后的鏡筒進行測量得到實際波面，將理想仿真波面與實測波面進行比較，通過改變仿真系統中各鏡片的傾斜、俯仰或離軸參數，使重新仿真得到的理想仿真波面與實測波面誤差小于閾值，從而得到各鏡片的實際位置，即鏡組裝調誤差。

進一步地，步驟1所述四個調整螺絲位于與鏡筒軸線垂直的平面，且分別設置于鏡筒的上、下、左、右四個位置。

進一步地，步驟2所述通過調整螺絲對第一個鏡片的光軸進行調整，具體如下：

輸入第一個鏡片的參數并調整中心偏測量儀激光的上下位置，使激光焦點聚焦于第一個鏡片上表面旋轉工作臺測量后，將激光聚焦于第一個鏡片下表面并旋轉工作臺進行測量；中心偏測量儀確定第一個鏡片光軸，之后利用鏡筒壁對應的第一個鏡片周邊四個調整螺絲對第一個鏡片光軸實行矯正，矯正后再次進行測量直到符合要求。

進一步地，步驟3所述各鏡片參數包括實際的曲率、厚度、折射率、實際裝調誤差。