CN109253864A - 一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统。系统中球面反射镜的球心位于待检凸双曲面反射镜的后焦点上，激光干涉仪发出的发散光线，从待检凸双曲面反射镜的中心孔入射，经过补偿透镜组的折射，入射到球面反射镜上；从球面反射镜反射的光线，再经过待检反射镜的反射，沿法线方向再次入射到球面反射镜上，并自准反射，按原路返回干涉仪。本发明的光学系统可以实现口径600mm及以上的超大口径凸双曲面反射镜的高精度检验，在保证检验精度的同时，可以减小辅助面的口径以及系统的长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种非球面检验的光学系统，具体涉及一种超大口径凸双曲面反射镜检验的光学系统。
背景技术
相比于球面镜，非球面的透镜和反射镜可以更好地消除光学系统的像差。在红外光学系统中，由于材料成本高，通过多片球面镜来消除像差的方法不太适用，通过设置一个或多个非球面来消除像差是比较常用的方法。目前，在空间遥感和探测领域，对分辨率的要求越来越高。为实现高分辨率的目标，同时控制系统的重量，对大口径非球面的需求也越来越高。
影响大口径非球面加工的一个重要因素是相应的检验手段。目前较常用的大口径非球面检验方法主要有零位补偿法，Hindle法，计算全息法以及子孔拼接等方法。其中Hindle法利用了二次非球面的两个消像差点，比较容易实现无像差的检验。
【先行技术文献】凸非球面无光焦度双透镜Hindle检验研究
经典的Hindle法检验存在补偿镜口径大，加工装调困难的缺点，后来的研究对Hindle法提出了改进。就先行技术文献提供的改进方法，虽然减小了辅助镜口径，但由于使用半反半透透镜作为辅助镜，在检验超大口径非球面时会出现透镜材料选择较少，加工困难的情况。
发明内容
本发明中，为了消除上述的问题点，其目的在于提供一种超大口径凸双曲面反射镜的检验系统，其在保证检验精度的前提下，使用较小口径的辅助球面镜和补偿透镜。
检验系统由激光干涉仪，补偿透镜组，待检凸双曲面反射镜，球面反射镜组成。其中球面反射镜的球心位于双曲面镜的后焦点。激光干涉仪发出的发散光线，经过补偿透镜组的折射，入射到球面反射镜上。从球面反射镜反射的光线，再经过待检反射镜的反射，沿法线方向再次入射到球面反射镜上，并自准反射，按原路返回干涉仪。
检验系统中，球面反射镜的口径与待检凸双曲面反射镜口径的比值不超过2。补偿透镜组位于待检凸双曲面反射镜和球面反射镜之间，透镜组的口径与待检凸双曲面反射镜的口径比值不超过0.1。待检凸双曲面反射镜开有中心孔，将干涉仪的光线以及补偿透镜组出射的光线引出到待检凸双曲面反射镜的背面。
本发明的光学系统可以实现口径600mm及以上的超大口径凸双曲面反射镜的高精度检验，在保证检验精度的同时，可以减小辅助面的口径以及系统的长度。
附图说明
图1是本发明所述的用于超大口径凸双曲面反射镜检验的光学系统结构图；
图2是本发明所述的用于超大口径凸双曲面反射镜检验光学系统的轴向球差曲线图。
具体实施方式
以下，通过实施例与附图说明对本发明作进一步说明。
已知待检凸双曲面反射镜的口径为600mm，曲率半径为1.8m，偏心率为2.25。检验双曲面的光学系统，由激光干涉仪，补偿透镜组，待检凸双曲面反射镜和辅助反射镜组成。辅助反射镜的口径与待检凸双曲面反射镜的口径的比值为2，补偿透镜组与待检凸双曲面反射镜口径的比值为0.1。
为了减小辅助反射镜的口径，需要减小其与待检凸双曲面反射镜之间的距离。同时为了避免对光路的遮挡，令被待检凸双曲面反射镜反射的光路在辅助反射镜上再次反射。
将光路引出至待检凸双曲面反射镜的背面，经过补偿透镜组的光线通过待检凸双曲面反射镜上的中心孔出射。同时补偿透镜组补偿辅助反射镜引入的像差。
对补偿透镜组的参数进行优化，其材料为K9玻璃，系统的残余球差为PV＝0.0017λ，RMS＝0.0004λ(λ＝632.8nm)。检验系统的主要参数如表1所示。
表1检验系统的主要光学参数
| 序号 | 曲率半径(mm) | 厚度(mm) | 材料 | 口径(mm) | 二次系数 |
| 1 | Infinity | 463.78 | 0.00 | 0.00 | |
| 2 | -62.14 | 6.04 | K9 | 48.76 | 0.00 |
| 3 | 127.22 | 2.27 | 52.34 | 0.00 | |
| 4 | 51.40 | 6.96 | K9 | 60.72 | 0.00 |
| 5 | 49.30 | 504.00 | 60.26 | 0.00 | |
| 6 | -1440.00 | -720.00 | MIRROR | 484.26 | 0.00 |
| 7 | -1800.00 | 720.00 | MIRROR | 600.00 | -2.25 |
| 8 | -1440.00 | -720.00 | MIRROR | 1050.20 | 0.00 |
| 9 | -1800.00 | 720.00 | MIRROR | 600.00 | -2.25 |
| 10 | -1440.00 | -504.00 | MIRROR | 484.26 | 0.00 |
| 11 | 49.30 | -6.96 | K9 | 60.26 | 0.00 |
| 12 | 51.40 | -2.27 | 60.72 | 0.00 | |
| 13 | 127.22 | -6.40 | K9 | 52.34 | 0.00 |
| 14 | -62.14 | -463.78 | 48.76 | 0.00 | |
| 15 | Infinity | 0.00 | 0.00 |
Claims (3)
1.一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统，由激光干涉仪(1)，补偿透镜组(2)，待检凸双曲面反射镜，球面反射镜(3)组成，其特征在于：
所述的球面反射镜(3)的球心位于待检凸双曲面反射镜的后焦点上，激光干涉仪(1)发出的发散光线，从待检凸双曲面反射镜的中心孔入射，经过补偿透镜组(2)的折射，入射到球面反射镜(3)上；从球面反射镜(3)反射的光线，再经过待检反射镜的反射，沿法线方向再次入射到球面反射镜(3)上，并自准反射，按原路返回干涉仪。
2.根据权利要求1所述的一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统，其特征在于：所述的球面反射镜(3)的口径与待检凸双曲面反射镜口径的比值不超过2。
3.根据权利要求1所述的一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统，其特征在于：所述的透镜组(2)的口径与待检凸双曲面反射镜的口径比值不超过0.1。
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