【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学检测，具体涉及一种通用型大口径凸面镜面形检测方法和装置。
技术介绍
1、大口径凸面镜在大型精密光学仪器中应用非常广泛，如大口径透射式天文望远镜中的凸透镜、大口径折反式天文望远镜改正镜组中使用的凸透镜等。关于镜片的面形，凹球面可通过无像差点反射实现高精度检测，而凸球面反射光为发散光不能直接检测，且凸球面在光学系统中产生正球差，需要与负透镜组合应用以平衡系统像差。因此，对凸面镜面形的加工检测精度是系统成像质量的关键点。
2、一般情况下对对凸面镜的面形采用样板检测，但用样板检测存在许多缺点，比如：样板口径小于工件口径，不能全口径检测；样板检测时需接触被测镜，容易损坏被测镜；样板检测不能得出具体的面形数据等。故样板检测的检测方法不会获得高的检验精度。对于大口径凸面镜面形的检测方法，当前主流的有三种，分别为：
3、1)拼接检测法，通常是采用球面波对镜面进行子口径面形检测，再将子口径面形检测结果进行面形拼接，但拼接过程较为复杂，且仅能判断镜面面形是否符合要求，对镜面面形重建帮助较小；
4、2)三维形貌轮廓检测法，这种方法测量凸球面面形时不需要特殊的补偿装置，具有很强的适用性，但由于凸球面的矢高一般存在较大的变化范围(几毫米到几十毫米)，因此轮廓测量法必须有较大量程，尤其是口径超过500mm的透镜，相应的就很难获得较高的测量精度；
5、3)光学干涉测量法，适用于平凸透镜或者凹凸透镜的凸面，常用的测试设备为干涉仪，这种测量方法测量精度较高，可以达到亚纳米级，但在测量凸球面时，干涉
6、上述的第3)种借助补偿镜进行检验的方法又叫做补偿检验法，该方法的补偿器只能一对一使用，不具备通用性。且补偿器都是针对被测面进行像差平衡设计的，只能适用于单一的面形，针对不同的面形实施检测时，会造成时间和经济成本的巨大浪费，并且补偿器本身的材料、制造、检验与装调都是限制测量精度的重要因素。赵文才等人在“大口径凸球面透镜的补偿检验”一文中曾经公开过关于该方法的研究成果，然而该方法在实际使用时具有较大的局限性，包括不能应用于sic、微晶等反射材料，且对透镜另一面的面形加工要求较高，对透镜材料折射率均匀性要求较高，甚至双凸透镜需要额外增加工艺球面才能检测等。
7、综上，现有技术中常规的面形检测方式，均无法高效、廉价的检测大口径凸球面零件的面形。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术设计了通用型大口径凸面镜面形检测方法和装置，以期改善现有技术。
2、为实现上述技术目的，本专利技术提出的设计方案包括以下几种：
3、方案一：
4、一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
5、s1、准备中继镜，所述中继镜采用平凸高次非球面透镜，所述平凸高次非球面透镜的平面侧和凸弧非球面侧均存在一无像差点；
6、s2、将凸面镜的被测凸球面朝向干涉仪的光源，将所述中继镜插在凸面镜与干涉仪之间，控制凸面镜和中继镜的中轴线与光源中心点处在同一直线上；
7、s3、调节干涉仪、中继镜和凸面镜的间距，使被测凸球面的球心与所述中继镜的一个无像差点重合，该无像差点与凸面镜位于中继镜的同一侧，光源射出的发散光线经中继镜的折射后汇聚照射在凸面镜的被测凸球面上，被所述被测凸球面自准直反射回到干涉仪中，形成检测光路。
8、进一步的，所述平凸高次非球面透镜为三级球差完全消除的平凸高次非球面透镜。
9、进一步的，将满足设定条件的凸面镜通过口径为600mm的中继镜完成检测，所述设定条件为：
10、且d≤550mm；
11、式中，d为凸面镜(3)的口径，r为被测凸球面的曲率半径。
12、方案二：
13、一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
14、s1、准备第一中继镜组，所述第一中继镜组由中轴线位于同一直线上的多个非球面透镜组成，第一中继镜组在靠近凸面镜的一侧存在一无像差点；
15、s2、将凸面镜的被测凸球面朝向干涉仪的光源，将所述第一中继镜组插在凸面镜与干涉仪之间，并控制凸面镜和第一中继镜组的中轴线与光源中心点处在同一直线上；
16、s3、调节干涉仪、凸面镜和第一中继镜组的间距，使被测凸球面的球心与所述第一中继镜组的无像差点重合；
17、s4、光源射出的发散光线经第一中继镜组的折射后汇聚照射在凸面镜的被测凸球面上，被所述被测凸球面自准直反射回到干涉仪中，形成检测光路。
18、方案三：
19、一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
20、s1、准备第二中继镜组，所述第二中继镜组由中轴线位于同一直线的非球面主镜和非球面次镜组成；
21、所述非球面主镜的中心设有透过光线的通孔，其与非球面次镜相对的一面为凹弧反射面，在靠近凸面镜的一侧存在一无像差点，
22、所述非球面次镜与非球面主镜相对的一面为凸弧反射面，非球面次镜的口径要小于凸面镜的口径，而凸面镜的口径要小于非球面主镜的口径；
23、所述凹弧反射面与凸弧反射面均为非球面；
24、s2、将凸面镜的被测凸球面朝向干涉仪的光源，将所述第二中继镜组插在凸面镜与干涉仪之间，使非球面主镜位于靠近干涉仪的一侧，非球面次镜位于靠近凸面镜的一侧，并控制凸面镜和第二中继镜组的中轴线与光源中心点处在同一直线上；
25、s3、调节干涉仪、凸面镜、非球面主镜和非球面次镜的间距，使被测凸球面的球心与所述非球面主镜的无像差点重合；
26、s4、光源射出的发散光线穿过通孔，依次经过非球面次镜和非球面主镜的反射，汇聚照射在凸面镜的被测凸球面上，被所述凸球面自准直反射回到干涉仪中，形成测量的检测光路。
27、方案四：
28、一种通用型大口径凸面镜面形检测装置，其特征在于，包括干涉仪和中继镜；
29、所述中继镜为平凸高次非球面透镜，其平面侧和凸弧非球面侧均存在一无像差点；
30、凸面镜的被测凸球面朝向干涉仪的光源，中继镜安插在干涉仪与凸面镜之间，凸面镜和中继镜的中轴线与光源中心点处在同一直线上，其间距满足以下条件：
31、被测凸球面的球心与所述中继镜的一个无像差点重合，且该无像差点与凸面镜位于中继镜的同一侧，使光源射出的发散光线经中继镜的折射后汇聚照射在凸面镜的被测凸球面上，被所述被测凸球面自准直反射回到干涉仪中，形成检测光路。
32、进一步的，所述平凸高次非球面透镜为三级球差完全消除的平凸高次非球面透镜。
33、进一步的，所述中继镜的口径为600mm，被测的凸面镜满足以下条件：
34、且d≤550mm；
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，所述平凸高次非球面透镜为三级球差完全消除的平凸高次非球面透镜。
3.根据权利要求1或2所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，将满足设定条件的凸面镜(3)通过口径为600mm的中继镜(2)完成检测，所述设定条件为：
4.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种通用型大口径凸面镜面形检测装置，其特征在于，包括干涉仪(1)和中继镜(2)；
7.根据权利要求6所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测装置，其特征在于，所述平凸高次非球面透镜为三级球差完全消除的平凸高次非球面透镜。
8.根据权利要求6或7所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测装置，其特征在于，所述中继镜(2)的口径为600mm，被测的凸面镜(3)满足以下条件：
9.一种通用型大口径凸面
10.一种通用型大口径凸面镜面形检测转置，其特征在于，包括干涉仪(1)与第二中继镜组(5)，所述第二中继镜组(5)由中轴线位于同一直线的非球面主镜(5-1)和非球面次镜(5-2)组成；
...【技术特征摘要】
1.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，所述平凸高次非球面透镜为三级球差完全消除的平凸高次非球面透镜。
3.根据权利要求1或2所述的一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，将满足设定条件的凸面镜(3)通过口径为600mm的中继镜(2)完成检测，所述设定条件为：
4.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种通用型大口径凸面镜面形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种通用型大口径凸面镜面形检测装置，其特征在于，包括干涉仪(...
【专利技术属性】
技术研发人员：董云芬，平一鼎，王斌，雷成明，张盈盈，张遂，陈斌，
申请(专利权)人：中科院南京天文仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。