一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统及检测方法与流程

1.本发明属于光学加工与检测领域，特别是涉及一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统及检测方法。


背景技术：

2.随着航空航天技术的迅猛发展，人们对于高分辨率图像的需求也越来越迫切，在满足高分辨率成像的同时，要求光学系统的结构更加紧凑，降低系统装调难度以适应载荷的批产需求。两反射面一体式反射镜组件的两反射面一体化加工设计，降低了加工与装调难度，基准重合度高，同时有效压缩光学系统的轴向长度，使得结构紧凑。
3.在光学元件镜面的铣磨成型、研磨与抛光过程中，由于镜体与加工机床的相对位置误差，易使得光学镜面光轴存在偏差，引起反射镜面形产生慧差。若光学加工过程中光轴偏差较大，在集成组装为光学系统时装调过程复杂，需要耗费较长的调试时间，甚至会出现光轴偏差较大导致装调失败的现象。
4.现有技术中的光轴偏差检测多为单反射镜光轴偏差检测，较容易建立加工检测基准，光轴检测相对容易。如申请公布号cn114739323a、名称为“光学元件光轴与机械轴偏差测试系统、测试方法以及偏差修正方法”的发明专利提出一种对光学元件光轴与机械轴偏差的测量方法，但该方法仅适用于单面反射镜的光轴与机械基准间的光轴偏差检测，且多次转换标定基准，存在误差累计。
5.双反射面一体化加工设计，降低了装调难度，光学系统结构更加紧凑，空间利用率高。但在光学加工过程中，其光轴会发生变化，双反射面一体式反射镜对光轴偏差更为敏感，为保证光轴偏差满足使用要求，迫切建立一种快速、高精度双反射面复合镜光轴偏差检测方法。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统及检测方法，以解决高精度双反射面复合镜光轴偏差检测困难的问题。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，它包括光轴检测机构和经纬仪，所述光轴检测机构数量为两组，两组光轴检测机构分别设置在双反射面复合镜的两个反射面前方，所述光轴检测机构包括cgh检测板、干涉仪和调整台，所述cgh检测板设置在干涉仪出射光前方，所述cgh检测板和干涉仪均设置在调整台上，所述经纬仪设置在两个cgh检测板中间。
8.更进一步的，所述cgh检测板安装在cgh检测板调整架上，所述cgh检测板调整架设置在调整台上。
9.更进一步的，所述调整台为六自由度调整台。
10.更进一步的，所述双反射面复合镜通过工装设置在双反射面复合镜安装支架上。
11.更进一步的，所述cgh检测板包括cgh基底、cgh对准区域和cgh检测区域，所述cgh
对准区域和cgh检测区域均设置在cgh基底上，所述cgh检测区域位于cgh对准区域内侧。
12.更进一步的，所述双反射面复合镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面和第二反射面之间沿圆周方向均布多个双反射面复合镜支撑筋，所述双反射面复合镜中心开设有贯穿第一反射面和第二反射面的通光孔，所述双反射面复合镜上开设有多个双反射面复合镜安装孔。
13.本发明还提供了一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，它包括以下步骤：步骤1：搭建光轴检测机构，在双反射面复合镜的两个反射面前方设置cgh检测板和干涉仪，将cgh检测板和干涉仪设置在调整台上；步骤2：根据双反射面复合镜的两个反射面的光学设计结果，通过调整台调整两组光轴检测机构中cgh检测板和干涉仪的位置，利用两组光轴检测机构分别对两个反射面的面形进行检测，使两个反射面的光轴分别平行于对应侧干涉仪光轴，两个反射面的光轴分别垂直于对应侧cgh检测板；步骤3：将经纬仪放置在两个cgh检测板中间，用来测量两cgh检测板水平角和垂直角的相对角度，此角度与理论设计值的偏差即为双反射面复合镜两光轴的偏差。
14.更进一步的，所述步骤2中通过调整cgh检测板和干涉仪的位置，使得干涉仪发出的测量光束经过cgh对准区域返回到干涉仪，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，实现干涉仪与cgh检测板的对准。
15.更进一步的，所述步骤2中通过调整第一反射面侧的调整台来改变干涉仪和cgh检测板与双反射面复合镜的相对位置，使得当干涉仪发出的测量光束经过cgh检测区域入射到第一反射面并返回到干涉仪，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，此时第一反射面的光轴平行于干涉仪光轴，实现干涉仪与第一反射面的对准。
16.更进一步的，所述步骤2中通过调整第二反射面侧的调整台来改变干涉仪和cgh检测板与双反射面复合镜的相对位置，使得当干涉仪发出的测量光束经过cgh检测区域入射到第二反射面并返回到干涉仪，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，此时第二反射面的光轴平行于干涉仪光轴，实现干涉仪与第二反射面的对准。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：现有反射镜结构多为单体反射镜，较容易建立加工检测基准，光轴检测相对准确方便，而双反射面一体式反射镜两反射面位置固定，使得对光轴偏差更为敏感，光轴检测更为复杂。
18.本发明提出双面复合镜光轴偏差检测系统，能够快速准确显示出光轴偏差，更直观准确的反映出光轴需要调整的角度，使光学加工检测过程可视化，高效直观，弥补了以往仅靠理论计算与实际加工尺寸带来偏差的缺陷。该系统可以快速检测两反射面的光轴偏差，提高光学加工效率。
19.本发明提出的双面复合镜光轴偏差检测系统，光轴偏差检测过程中不需要重复装夹，不存在多次转换标定基准误差累计，测量精度高、测量方法简单。
附图说明
20.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统结构示意图；图2为本发明所述的双反射面复合镜两反射面面形检测示意图；图3为本发明所述的双反射面复合镜的第一反射面结构示意图；图4为本发明所述的双反射面复合镜的第二反射面结构示意图；图5为本发明所述的双反射面复合镜剖面结构示意图；图6为本发明所述的cgh检测板结构示意图；图7为本发明所述的水平角偏差示意图；图8为本发明所述的垂直角偏差示意图。
21.1-双反射面复合镜，2-cgh检测板，3-cgh检测板调整架，4-干涉仪，5-调整台，6-双反射面复合镜安装支架，7-经纬仪，101-第一反射面，102-第二反射面，103-双反射面复合镜安装孔，104-双反射面复合镜支撑筋，105-通光孔，201-cgh基底，202-cgh对准区域，203-cgh检测区域。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.参见图1-8说明本实施方式，一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，它包括光轴检测机构和经纬仪7，所述光轴检测机构数量为两组，两组光轴检测机构分别设置在双反射面复合镜1的两个反射面前方，所述双反射面复合镜1通过工装设置在双反射面复合镜安装支架6上，所述光轴检测机构包括cgh检测板2、干涉仪4和调整台5，所述cgh检测板2设置在干涉仪4出射光前方，所述cgh检测板2和干涉仪4均设置在调整台5上，优选的，所述cgh检测板2安装在cgh检测板调整架3上，所述cgh检测板调整架3设置在调整台5上，cgh检测板调整架3可以调整cgh检测板2的位置，所述调整台5优选为六自由度调整台，调整台5用来调整cgh检测板2、干涉仪4及cgh检测板调整架3的位置，所述经纬仪7设置在两个cgh检测板2中间，用来检测两个cgh检测板2的相对角度。
24.实施例中，所述cgh检测板2包括cgh基底201、cgh对准区域202和cgh检测区域203，所述cgh对准区域202和cgh检测区域203均设置在cgh基底201上，所述cgh检测区域203位于cgh对准区域202内侧。
25.所述双反射面复合镜1包括第一反射面101和第二反射面102，所述第一反射面101和第二反射面102之间沿圆周方向均布多个双反射面复合镜支撑筋104，所述双反射面复合镜1中心开设有贯穿第一反射面101和第二反射面102的通光孔105，所述双反射面复合镜1上开设有多个双反射面复合镜安装孔103。
26.本实施例为一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，它包括以下步骤：步骤1：搭建光轴检测机构，将双反射面复合镜1通过工装设置在双反射面复合镜安装支架6上，在双反射面复合镜1的两个反射面前方设置cgh检测板2和干涉仪4，将cgh检测板2和干涉仪4设置在调整台5上；步骤2：根据双反射面复合镜1的两个反射面的光学设计结果，通过调整台5和cgh
检测板调整架3调整两组光轴检测机构中cgh检测板2和干涉仪4的位置，利用两组光轴检测机构分别对两个反射面的面形进行检测，使两个反射面的光轴分别平行于对应侧干涉仪4光轴，两个反射面的光轴分别垂直于对应侧cgh检测板2；步骤3：将经纬仪7放置在两个cgh检测板2中间，用来测量两cgh检测板2水平角和垂直角的相对角度，此角度与理论设计值的偏差即为双反射面复合镜1两光轴的偏差。
27.实施例中步骤2的具体过程为：通过调整cgh检测板2和干涉仪4的位置，使得干涉仪4发出的测量光束经过cgh对准区域202返回到干涉仪4，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，实现干涉仪4与cgh检测板2的对准。
28.通过调整第一反射面101侧的调整台5来改变干涉仪4和cgh检测板2与双反射面复合镜1的相对位置，使得当干涉仪4发出的测量光束经过cgh检测区域203入射到双反射面复合镜1的第一反射面101并返回到干涉仪4，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，此时第一反射面101的光轴平行于干涉仪4光轴，实现干涉仪4与第一反射面101的对准。
29.通过调整第二反射面102侧的调整台5来改变干涉仪4和cgh检测板2与双反射面复合镜1的相对位置，使得当干涉仪4发出的测量光束经过cgh检测区域203入射到双反射面复合镜1的第二反射面102并返回到干涉仪4，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，此时第二反射面102的光轴平行于干涉仪4光轴，实现干涉仪4与第二反射面102的对准。
30.此时第一反射面101的光轴垂直于其前方放置的cgh检测板2、第二反射面102的光轴垂直于其前方放置的cgh检测板2。
31.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：它包括光轴检测机构和经纬仪(7)，所述光轴检测机构数量为两组，两组光轴检测机构分别设置在双反射面复合镜(1)的两个反射面前方，所述光轴检测机构包括cgh检测板(2)、干涉仪(4)和调整台(5)，所述cgh检测板(2)设置在干涉仪(4)出射光前方，所述cgh检测板(2)和干涉仪(4)均设置在调整台(5)上，所述经纬仪(7)设置在两个cgh检测板(2)中间。2.根据权利要求1所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：所述cgh检测板(2)安装在cgh检测板调整架(3)上，所述cgh检测板调整架(3)设置在调整台(5)上。3.根据权利要求1所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：所述调整台(5)为六自由度调整台。4.根据权利要求1所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：所述双反射面复合镜(1)通过工装设置在双反射面复合镜安装支架(6)上。5.根据权利要求1所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：所述cgh检测板(2)包括cgh基底(201)、cgh对准区域(202)和cgh检测区域(203)，所述cgh对准区域(202)和cgh检测区域(203)均设置在cgh基底(201)上，所述cgh检测区域(203)位于cgh对准区域(202)内侧。6.根据权利要求1所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统，其特征在于：所述双反射面复合镜(1)包括第一反射面(101)和第二反射面(102)，所述第一反射面(101)和第二反射面(102)之间沿圆周方向均布多个双反射面复合镜支撑筋(104)，所述双反射面复合镜(1)中心开设有贯穿第一反射面(101)和第二反射面(102)的通光孔(105)，所述双反射面复合镜(1)上开设有多个双反射面复合镜安装孔(103)。7.一种如权利要求1-6任意一项所述的双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：搭建光轴检测机构，在双反射面复合镜(1)的两个反射面前方设置cgh检测板(2)和干涉仪(4)，将cgh检测板(2)和干涉仪(4)设置在调整台(5)上；步骤2：根据双反射面复合镜(1)的两个反射面的光学设计结果，通过调整台(5)调整两组光轴检测机构中cgh检测板(2)和干涉仪(4)的位置，利用两组光轴检测机构分别对两个反射面的面形进行检测，使两个反射面的光轴分别平行于对应侧干涉仪(4)光轴，两个反射面的光轴分别垂直于对应侧cgh检测板(2)；步骤3：将经纬仪(7)放置在两个cgh检测板(2)中间，用来测量两cgh检测板(2)水平角和垂直角的相对角度，此角度与理论设计值的偏差即为双反射面复合镜(1)两光轴的偏差。8.根据权利要求7所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤2中通过调整cgh检测板(2)和干涉仪(4)的位置，使得干涉仪(4)发出的测量光束经过cgh对准区域(202)返回到干涉仪(4)，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，实现干涉仪(4)与cgh检测板(2)的对准。9.根据权利要求7所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤2中通过调整第一反射面(101)侧的调整台(5)来改变干涉仪(4)和cgh检测板(2)与双反射面复合镜(1)的相对位置，使得当干涉仪(4)发出的测量光束经过cgh检测区域(203)入射到第一反射面(101)并返回到干涉仪(4)，将zernike系数的离焦及慧差项调至
小于0.003个波长，此时第一反射面(101)的光轴平行于干涉仪(4)光轴，实现干涉仪(4)与第一反射面(101)的对准。10.根据权利要求7所述的一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤2中通过调整第二反射面(102)侧的调整台(5)来改变干涉仪(4)和cgh检测板(2)与双反射面复合镜(1)的相对位置，使得当干涉仪(4)发出的测量光束经过cgh检测区域(203)入射到第二反射面(102)并返回到干涉仪(4)，将zernike系数的离焦及慧差项调至小于0.003个波长，此时第二反射面(102)的光轴平行于干涉仪(4)光轴，实现干涉仪(4)与第二反射面(102)的对准。

技术总结
本发明提出了一种双反射面复合镜光轴偏差检测系统及检测方法，属于光学加工与检测领域。解决了高精度双反射面复合镜光轴偏差检测困难的问题。检测系统包括光轴检测机构和经纬仪，所述光轴检测机构数量为两组，两组光轴检测机构分别设置在双反射面复合镜的两个反射面前方，所述光轴检测机构包括CGH检测板、干涉仪和调整台，所述CGH检测板设置在干涉仪出射光前方，所述CGH检测板和干涉仪均设置在调整台上，所述经纬仪设置在两个CGH检测板中间。它主要用于双反射面复合镜光轴偏差检测。主要用于双反射面复合镜光轴偏差检测。主要用于双反射面复合镜光轴偏差检测。


技术研发人员：王守达 洪永丰 隋富刚
受保护的技术使用者：长春通视光电技术股份有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/8/6