CN114112326A - 一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，包括平行光源、离轴抛物面反射镜、小孔光阑、干涉仪和平面反射镜，所述平行光源沿水平方向向离轴抛物面反射镜的中心出射参考平行光，检测参考光束的焦点，并在焦点附近放置所述小孔光阑，调节所述离轴抛物面反射镜的位置、左右倾斜距离以及上下俯仰角度，使焦点光斑尺寸最小且焦点与参考平行光保持在同一高度的水平面上，具体涉及光学检测与装调技术领域。该快速装调离轴抛物面的方法,在一般装调方法的基础上，只外加了一个平行光源配合装调，克服了干涉仪单束光装调对焦的困难，且该方法对平行光源的光束宽度没有严格要求，具有很好的简便性、快速性和可行性等优点。
Description
技术领域
本发明属于光学检测与装调技术领域，具体涉及一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法。
背景技术
随着加工技术与装调技术的快速发展，离轴非球面元件尤其是离轴抛物面反射镜在光学***中的应用和需求越来越广泛。因其能够简化***结构、缩小***尺寸、提高成像质量等优势，离轴抛物面在光学探测***中发挥着越来越重要的作用。而离轴面装调时位置和角度的偏差，将给***带来离焦、像散和彗差等各种像差，因此提高离轴面的装调速度和精度，也成为光学装调领域中的重要目标。
目前离轴抛物面的装调主要是通过干涉仪检测配合装调的方法，通常是由干涉仪发出单束光，光束经抛物面镜和平面反射镜后原路返回，通过干涉仪检测面形。该方法的难点在于仅使用一束光的情况下，离轴抛物面焦点位置的标定误差大，往返光路的共焦和重合度不容易快速达到理想状态，难以快速检测出干涉条纹。
本发明通过外加一束平行光作为参考光束，首先初步确认离轴抛物面反射镜的焦点，为后续干涉仪对焦提供了基准。本发明中通过两束光共焦及重合，快速确定出干涉仪和离轴抛物面的相对位置和角度；再以平面反射镜替换平行光源，通过调节平面反射镜角度使往返测试光束重合，可快速检测出干涉条纹，以便精调离轴抛物面位置和角度，波前差降至最小。该方法在一般装调方法的基础上，只外加了一个平行光源配合装调，克服了干涉仪单束光装调对焦的困难，且该方法对平行光源的光束宽度没有严格要求，具有很好的简便性、快速性和可行性等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，包括平行光源、离轴抛物面反射镜、小孔光阑、干涉仪和平面反射镜，所述方法如下：
A)所述平行光源沿水平方向向离轴抛物面反射镜的中心出射参考平行光，检测参考光束的焦点，并在焦点附近放置所述小孔光阑，
B)调节所述离轴抛物面反射镜的位置、左右倾斜距离以及上下俯仰角度，使焦点光斑尺寸最小且焦点与参考平行光保持在同一高度的水平面上，
C)将所述干涉仪置于参考光束焦点后方，并在所述干涉仪出射窗口处安装标准球面镜头使其出射测试光束，接着测试光束出射并汇聚于所述小孔光阑附近，
D)先调节所述干涉仪位置使测试光束的焦点与参考光束的焦点重合，保持测试光束与参考光束处于共焦，然后继续调节所述干涉仪的左右倾斜和上下俯仰方向，使测试光束与参考光束各处光斑同心且光轴处于水平，
E)使用所述平面反射镜替换参考平行光源，调节所述平面反射镜的位置和角度使测试光束原路返回干涉仪，根据干涉面形精调所述离轴抛物面反射镜以及平面反射镜的位置和角度，消除像散、彗差等像差，使波前差降至最小。
优选的，还包括连接架、与连接架转动连接的第一丝杠、与连接架转动连接的第二丝杠、设置于第一丝杠外侧的第一丝杠筒组件、设置于第二丝杠外侧的第二丝杠筒组件和设置于连接架侧方的活动组件，所述第二丝杠筒组件包括套设于第二丝杠外圆周壁的第二丝杠筒和设置于第二丝杠筒上方的连板，所述平行光源与连板接触连接，所述平面反射镜与连板接触连接，所述第一丝杠筒组件包括套设于第一丝杠外圆周壁的第一丝杠筒、设置于第一丝杠筒上方的转轴、设置于转轴上方的转套、设置于转套上方的滑套、设置于滑套内部的滑座和设置于滑座上方的铰链，所述离轴抛物面反射镜通过铰链与滑座铰接，所述活动组件包括固定于连接架顶壁的滑柜、设置于滑柜内部的滑板、设置于滑板侧壁的滑块滑杆、设置于滑块滑杆外侧的滑块、设置于滑块顶壁的立筒和设置于立筒内部的立杆，所述小孔光阑安装于其中一个立杆的顶壁，所述干涉仪安装于另一个立杆的顶壁。
优选的，所述连接架的侧方设置有背板，所述背板靠近连接架的侧壁安装有标尺，所述第一丝杠筒、第二丝杠筒和活动组件的侧壁均设置有指针。
优选的，所述滑座通过紧固杆固定滑套，所述连板的底壁焊接有插杆，所述第二丝杠筒的顶壁开设有插孔，所述插杆与插孔相适配。
优选的，所述滑块的侧壁安装有滑块调节杆，所述滑块调节杆的端壁安装有把手。
优选的，所述背板的侧壁安装有背板滑杆，所述连接架的内部开设有滑杆孔，所述背板滑杆与滑杆孔相适配。
优选的，所述滑板远离滑块滑杆的端壁安装有连杆，所述连杆的顶壁安装有把手。
优选的，所述滑块滑杆远离滑板的端壁和背板滑杆远离背板的端壁均焊接有挡板。
优选的，所述第一丝杠筒和第二丝杠筒的侧壁均焊接有把杆。
优选的，所述立筒和立杆通过定位杆连接，所述紧固杆与滑套、定位杆与立筒的均通过螺纹的方式旋合连接。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)、该快速装调离轴抛物面的方法,在一般装调方法的基础上，只外加了一个平行光源配合装调，克服了干涉仪单束光装调对焦的困难，且该方法对平行光源的光束宽度没有严格要求，具有很好的简便性、快速性和可行性等优点。
(2)、该方法不仅适用于离轴抛物面反射镜的快速装调，同样适用于其他离轴非球面镜的快速装调和检测，只需在装置中增加适当口径和形状的补偿镜即可，具有较大的工程应用价值。
(3)、该快速装调离轴抛物面的方法，由于设置有标尺和指针，在任意一元件运动时可计算该装置的位移距离，然后人员记录下该数据便于装置下次的对焦作业，提升了作业的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明方法的原理图之一；
图3为本发明方法的原理图之二；
图4为本发明方法的原理图之三；
图5为本发明的主视图；
图6为本发明活动组件的结构示意图；
图7为本发明第一丝杠筒组件的结构示意图；
图8为本发明第二丝杠筒组件的结构示意图；
图中：1、平行光源；2、离轴抛物面反射镜；3、小孔光阑；4、干涉仪；5、平面反射镜；6、背板；61、指针；62、标尺；63、背板滑杆；64、挡板；7、活动组件；70、滑块调节杆；71、滑柜；72、滑板；73、滑块滑杆；74、滑块；75、立筒；76、立杆；77、定位杆；78、把手；79、连杆；8、第一丝杠筒组件；81、第一丝杠筒；82、转轴；83、转套；84、铰链；85、滑座；86、紧固杆；87、滑套；9、第二丝杠筒组件；91、第二丝杠筒；92、连板；93、插杆；94、插孔；10、把杆；11、连接架；12、第一丝杠；13、滑杆孔；14、第二丝杠。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8所示，本发明提供如下技术方案：一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，包括平行光源1、离轴抛物面反射镜2、小孔光阑3、干涉仪4和平面反射镜5，方法如下：平行光源1沿水平方向向离轴抛物面反射镜2的中心出射参考平行光，检测参考光束的焦点，并在焦点附近放置小孔光阑3；调节离轴抛物面反射镜2的位置、左右倾斜距离以及上下俯仰角度，使焦点光斑尺寸最小且焦点与参考平行光保持在同一高度的水平面上；将干涉仪4置于参考光束焦点后方，并在干涉仪4出射窗口处安装标准球面镜头使其出射测试光束，接着测试光束出射并汇聚于小孔光阑3附近；先调节干涉仪4位置使测试光束的焦点与参考光束的焦点重合，保持测试光束与参考光束处于共焦，然后继续调节干涉仪4的左右倾斜和上下俯仰方向，使测试光束与参考光束各处光斑同心且光轴处于水平；使用平面反射镜5替换参考平行光源1，调节平面反射镜5的位置和角度使测试光束原路返回干涉仪4，根据干涉面形精调离轴抛物面反射镜2以及平面反射镜5的位置和角度，消除像散、彗差等像差，使波前差降至最小；还包括连接架11、与连接架11转动连接的第一丝杠12、与连接架11转动连接的第二丝杠14、设置于第一丝杠12外侧的第一丝杠筒组件8、设置于第二丝杠14外侧的第二丝杠筒组件9和设置于连接架11侧方的活动组件7，第二丝杠筒组件9包括套设于第二丝杠14外圆周壁的第二丝杠筒91和设置于第二丝杠筒91上方的连板92，平行光源1与连板92接触连接，平面反射镜5与连板92接触连接，第一丝杠筒组件8包括套设于第一丝杠12外圆周壁的第一丝杠筒81、设置于第一丝杠筒81上方的转轴82、设置于转轴82上方的转套83、设置于转套83上方的滑套87、设置于滑套87内部的滑座85和设置于滑座85上方的铰链84，离轴抛物面反射镜2通过铰链84与滑座85铰接，活动组件7包括固定于连接架11顶壁的滑柜71、设置于滑柜71内部的滑板72、设置于滑板72侧壁的滑块滑杆73、设置于滑块滑杆73外侧的滑块74、设置于滑块74顶壁的立筒75和设置于立筒75内部的立杆76，小孔光阑3安装于其中一个立杆76的顶壁，干涉仪4安装于另一个立杆76的顶壁，连接架11的侧方设置有背板6，背板6靠近连接架11的侧壁安装有标尺62，第一丝杠筒81、第二丝杠筒91和活动组件7的侧壁均设置有指针61，滑座85通过紧固杆86固定滑套87，连板92的底壁焊接有插杆93，第二丝杠筒91的顶壁开设有插孔94，插杆93与插孔94相适配，滑块74的侧壁安装有滑块调节杆70，滑块调节杆70的端壁安装有把手78，背板6的侧壁安装有背板滑杆63，连接架11的内部开设有滑杆孔13，背板滑杆63与滑杆孔13相适配，滑板72远离滑块滑杆73的端壁安装有连杆79，连杆79的顶壁安装有把手78，滑块滑杆73远离滑板72的端壁和背板滑杆63远离背板6的端壁均焊接有挡板64，第一丝杠筒81和第二丝杠筒91的侧壁均焊接有把杆10，立筒75和立杆76通过定位杆77连接，紧固杆86与滑套87、定位杆77与立筒75的均通过螺纹的方式旋合连接，在一般装调方法的基础上，只外加了一个平行光源1配合装调，克服了干涉仪4单束光装调对焦的困难，且该方法对平行光源1的光束宽度没有严格要求，具有很好的简便性、快速性和可行性等优点。
在具体实行快速装调离轴抛物面的方法的过程中，首先将平行光源1安装到连板92上，然后通过插杆93与插孔94的适配关系将插杆93***插孔94内部以实现平行光源1的安装作业，然后在调节离轴抛物面反射镜2的过程中，通过滑座85与滑套87的活动连接调节滑座85的左右倾斜距离、通过铰链84调节离轴抛物面反射镜2的俯仰角度，通过第一丝杠筒81与第一丝杠12、第二丝杠筒91与第二丝杠14的活动连接调节平行光源1与离轴抛物面反射镜2的距离，然后通过紧固杆86固定滑座85即可，同时，在平行光源1与离轴抛物面反射镜2调节的过程中，通过第一丝杠筒81与第二丝杠筒91侧壁的指针61可计算平行光源1或离轴抛物面反射镜2移动的距离并加以记录；
在实现小孔光阑3与干涉仪4调节的过程中，首先握持把手78带动滑板72在滑柜71内部滑动，然后握持把手78带动滑块74在滑块滑杆73内部滑动，接着调节立筒75与立杆76的位置实现小孔光阑3或干涉仪4的调节作业，同理，在小孔光阑3或干涉仪4调节的过程中同样可通过连杆79侧壁连接的指针61计算小孔光阑3或干涉仪4的距离并加以记录；
在调节的过程中，连板92不仅可安置平行光源1，也可安置平面反射镜5，需要注意的是平行光源1或平面反射镜5应平稳放置在连板92上，这样可以降低第二丝杠筒91在移动的过程中平行光源1或平面反射镜5掉落砸坏的概率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：包括平行光源(1)、离轴抛物面反射镜(2)、小孔光阑(3)、干涉仪(4)和平面反射镜(5)，所述方法如下：
A)所述平行光源(1)沿水平方向向离轴抛物面反射镜(2)的中心出射参考平行光，检测参考光束的焦点，并在焦点附近放置所述小孔光阑(3)；
B)调节所述离轴抛物面反射镜(2)的位置、左右倾斜距离以及上下俯仰角度，使焦点光斑尺寸最小且焦点与参考平行光保持在同一高度的水平面上；
C)将所述干涉仪(4)置于参考光束焦点后方，并在所述干涉仪(4)出射窗口处安装标准球面镜头使其出射测试光束，接着测试光束出射并汇聚于所述小孔光阑(3)附近；
D)先调节所述干涉仪(4)位置使测试光束的焦点与参考光束的焦点重合，保持测试光束与参考光束处于共焦，然后继续调节所述干涉仪(4)的左右倾斜和上下俯仰方向，使测试光束与参考光束各处光斑同心且光轴处于水平；
E)使用所述平面反射镜(5)替换参考平行光源(1)，调节所述平面反射镜(5)的位置和角度使测试光束原路返回干涉仪(4)，根据干涉面形精调所述离轴抛物面反射镜(2)以及平面反射镜(5)的位置和角度，消除像散、彗差等像差，使波前差降至最小。
2.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：还包括连接架(11)、与连接架(11)转动连接的第一丝杠(12)、与连接架(11)转动连接的第二丝杠(14)、设置于第一丝杠(12)外侧的第一丝杠筒组件(8)、设置于第二丝杠(14)外侧的第二丝杠筒组件(9)和设置于连接架(11)侧方的活动组件(7)，所述第二丝杠筒组件(9)包括套设于第二丝杠(14)外圆周壁的第二丝杠筒(91)和设置于第二丝杠筒(91)上方的连板(92)，所述平行光源(1)与连板(92)接触连接，所述平面反射镜(5)与连板(92)接触连接，所述第一丝杠筒组件(8)包括套设于第一丝杠(12)外圆周壁的第一丝杠筒(81)、设置于第一丝杠筒(81)上方的转轴(82)、设置于转轴(82)上方的转套(83)、设置于转套(83)上方的滑套(87)、设置于滑套(87)内部的滑座(85)和设置于滑座(85)上方的铰链(84)，所述离轴抛物面反射镜(2)通过铰链(84)与滑座(85)铰接，所述活动组件(7)包括固定于连接架(11)顶壁的滑柜(71)、设置于滑柜(71)内部的滑板(72)、设置于滑板(72)侧壁的滑块滑杆(73)、设置于滑块滑杆(73)外侧的滑块(74)、设置于滑块(74)顶壁的立筒(75)和设置于立筒(75)内部的立杆(76)，所述小孔光阑(3)安装于其中一个立杆(76)的顶壁，所述干涉仪(4)安装于另一个立杆(76)的顶壁。
3.根据权利要求2所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述连接架(11)的侧方设置有背板(6)，所述背板(6)靠近连接架(11)的侧壁安装有标尺(62)，所述第一丝杠筒(81)、第二丝杠筒(91)和活动组件(7)的侧壁均设置有指针(61)。
4.根据权利要求3所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述滑座(85)通过紧固杆(86)固定滑套(87)，所述连板(92)的底壁焊接有插杆(93)，所述第二丝杠筒(91)的顶壁开设有插孔(94)，所述插杆(93)与插孔(94)相适配。
5.根据权利要求4所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述滑块(74)的侧壁安装有滑块调节杆(70)，所述滑块调节杆(70)的端壁安装有把手(78)。
6.根据权利要求5所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述背板(6)的侧壁安装有背板滑杆(63)，所述连接架(11)的内部开设有滑杆孔(13)，所述背板滑杆(63)与滑杆孔(13)相适配。
7.根据权利要求6所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述滑板(72)远离滑块滑杆(73)的端壁安装有连杆(79)，所述连杆(79)的顶壁安装有把手(78)。
8.根据权利要求7所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述滑块滑杆(73)远离滑板(72)的端壁和背板滑杆(63)远离背板(6)的端壁均焊接有挡板(64)。
9.根据权利要求8所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述第一丝杠筒(81)和第二丝杠筒(91)的侧壁均焊接有把杆(10)。
10.根据权利要求9所述的一种离轴抛物面反射镜的快速装调辅助装置及装调方法，其特征在于：所述立筒(75)和立杆(76)通过定位杆(77)连接，所述紧固杆(86)与滑套(87)、定位杆(77)与立筒(75)的均通过螺纹的方式旋合连接。
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