[发明专利]卡塞格林二反射镜光学系统加工在线检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学加工检验技术，具体是指一种卡塞格林二反射镜光学系统加工在线检验方法，它用于非完善成像的卡塞格林二反射镜光学系统加工时的在线检验。

背景技术

1672年卡塞格林发明了采用两块反射镜结构的光学系统，这种结构的光学系统被天文望远镜以及各种长焦距望远物镜广泛采用，卡塞格林光学系统的反射镜中大的称为主反射镜，小的称为副反射镜，通常在主反射镜中央开孔，成像于主反射镜后面。经典的卡塞格林望远镜中，主反射镜是旋转抛物面，根据圆锥曲线的光学性质，副反射镜只要是以F₁、F₂为两焦点的旋转双曲面，则原来无球差地会聚到F₁点的光线，经过这种副反射镜反射后，将无球差地会聚到F₂点，但这种望远镜有彗差，也有一定的像散和场曲。一个主反射镜相对口径1/3，卡塞格林望远镜相对口径1/8，像成在主反射镜后面不远处的系统，在理想像平面(近轴光的像平面)上，若要求像的弥散不超过1角秒，可用视场直径约为9角分。由于经典的卡塞格林系统轴上点成完善像，因此光学系统加工中，在完成主抛物反射镜的加工后，在加工双曲面的副反射镜时总是将主反射镜和副反射镜配对成实际光学系统来对副反射镜的加工进行检验，确保系统具有良好的成像质量。为了扩大卡塞格林系统的成像视场，人们通常采取在卡塞格林系统的后光路上加一组折射透镜的方法，这时卡塞格林系统本身在轴上点已不成完善像，对于此类系统的加工一般采用主反射镜和副反射镜分别加工、检验的方法。这种加工工艺由于非球面加工不可避免的加工偏差，在系统组合时，往往得不到预期的良好的成像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种卡塞格林系统的加工在线检验方法，解决轴上点成非完善像的卡塞格林系统主、副反射镜配对加工时在线检验问题。

本发明卡塞格林二反射镜光学系统主、副反射镜配对加工在线检验方法如附图1所示，光学检验系统由标准自准平面镜1、被检卡塞格林光学系统2、补偿透镜3和非球面加工面形检测仪器4组成。标准自准平面镜1置于被检测的卡塞格林光学系统2的前方，补偿透镜3位于被检测的卡塞格林光学系统2的后光路上，检测仪器4放置在被检测的卡塞格林光学系统2的焦点上。由检测仪器4发出的检验光束首先通过补偿镜3入射至被检测副反射镜201上，光束经副反射镜201反射至主反射镜202上，经主反射镜202反射后的光束变成平行光束射向标准自准直平面镜1，经标准自准直反射镜反射后的光束按原光路返回至检测仪器4，检测仪器4可将带有副反射镜加工误差信息的返回光束中的加工误差信息解析出来，指导副反射镜201的后续加工。标准自准直平面镜1的面形精度要求优于十分之一的检验光波长，通光口径大于主反射镜202口径50mm以上；补偿透镜3位于卡塞格林二反射镜光学系统2的后光路上，它用来补偿卡塞格林二反射镜光学系统的球差，补偿透镜3一般有高质量的易加工的光学玻璃制成，如K9，BK7玻璃；检验仪器4通常采用刀口仪、激光干涉仪。

本发明的优点在于，在卡塞格林二反射镜光学系统2中加入补偿透镜3，使卡塞格林二反射镜光学系统2在轴上点成完善像，这样在加工副反射镜201时可以采用技术上成熟、可靠的主、副镜配对加工、检验的方法，从而保证卡塞格林二反射镜光学系统的加工质量。

附图说明

图1为卡塞格林二反射镜光学系统主、副反射镜配对加工在线检验光路图；

图中：1——标准自准直平面镜；

      2——被检验卡塞格林二反射镜光学系统；

      201——副反射镜(被检验)；

      202——主反射镜；

      3——补偿镜；

      4——检验仪器。

具体实施方式

根据附图1的副反射镜201加工检验光路图，我们为一个轴上点非完善成像的卡塞格林二反射镜光学系统2设计了一套配对加工检验光路。此卡塞格林二反射镜光学系统2的光学参数如表1所示：

表1

检验光路设计如下：

标准自准直平面镜1采用直径250mm，面型精度十分之一波长的平面反射镜；补偿透镜3采用BK7光学玻璃，具体光学设计参数如表2所示：

表2

加入补偿透镜3后的卡塞格林二反射镜光学系统2轴上点成完善像，其轴上点的波象差接近五十分之一波长；检测仪器4选用刀口仪和激光干涉仪，在对副反射镜201进行非球面修带时采用刀口仪检验，当加工误差进入二分之一波长时，采用激光干涉仪检验对副反射镜201非球面进行精修。