[发明专利]一种激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法

说明书

本发明公开了一种激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法，所述方法包括如下步骤：(1)给出CGH补偿器；(2)在中心偏测量仪上将CGH补偿器的光轴调整到与中心偏测量仪的转台同轴；(3)保持CGH补偿器在中心偏测量仪转台上的位置不变，用激光跟踪仪测量中心偏测量仪的转轴，并测量CGH补偿器光轴和设置于CGH补偿器边角的个第一跟踪仪靶球的相对位置关系；(4)搭建CGH补偿器测量非球面反射镜面形的测试光路；(5)激光跟踪仪架设在测试光路中，测试CGH补偿器上的4个第一跟踪仪靶球位置，利用激光跟踪仪的坐标转换复现CGH补偿器的光轴，在此测试光路中即等效于非球面反射镜的光轴。本发明使得测量精度更高。

技术领域

本发明属于遥感领域光学相机镜头的装调测试技术领域，尤其涉及一种激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法。

背景技术

在光学遥感领域，为了达到良好的成像性能，光学镜头的公差分配要求各主要光学元件的光轴保证严格的角度关系，因此需要进行光学元件的光轴测量。而光轴并非实体，难以直接进行测量。为了解决这个问题，通常采用的解决方案有两种，一是用干涉仪对反射镜面形进行无像差点法测试，并以相同口径的平面镜作为辅助测量光学元件，在测量光路中严格控制像差，最后用经纬仪测出平面镜法线，即可表征光轴。这种方法仅对抛物面或接近抛物面有效，而且需要高精度面形的相同口径平面镜，造成反射镜光轴测量成本太高。第二种方案是用三坐标测量非球面的面形，得到的离散点数据经过多项式拟合处理后计算出光轴角度。这种方法依赖三坐标的测量精度和重复性，在测量大口径反射镜时，由于测量过程长达几个小时，容易受温度、振动影响，所以最终光轴测量精度和重复性也不理想。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法，利用CGH补偿器(即计算全息片)同时具有平面基底和衍射特性，使用中心偏测量仪、激光跟踪仪和跟踪仪靶球测量并记录CGH光轴和靶球的相对位置关系，之后在CGH作为补偿器测量非球面反射镜面形的光路中，使用激光跟踪仪、靶球复现CGH光轴，在此光路中即等效于非球面反射镜的光轴，使得测量精度更高。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法，所述方法包括如下步骤：(1)给出以平行平板为基底，能检测大口径非球面反射镜面形的CGH补偿器；(2)利用CGH补偿器基底的平面法线和衍射会聚焦点，在中心偏测量仪上将CGH补偿器的光轴调整到与中心偏测量仪的转台同轴；(3)保持CGH补偿器在中心偏测量仪转台上的位置不变，用激光跟踪仪测量中心偏测量仪的转轴，即CGH补偿器的光轴，并测量CGH补偿器光轴和设置于CGH补偿器边角的4个第一跟踪仪靶球的相对位置关系；(4)搭建CGH补偿器测量非球面反射镜面形的测试光路；(5)激光跟踪仪架设在测试光路中，测试CGH补偿器上的4个第一跟踪仪靶球位置，利用激光跟踪仪的坐标转换复现CGH补偿器的光轴，在此测试光路中即等效于非球面反射镜的光轴。

上述激光跟踪仪配合CGH测量非球面反射镜光轴的方法中，在步骤(2)中，将CGH补偿器放置在中心偏测量仪的转台上；中心偏测量仪的自准直光管经物镜发射的球面波激光照射到CGH补偿器上，由于衍射效应，激光会被CGH补偿器反射并会聚成焦点；同时CGH补偿器的基底本身是抛光后的平面，可以用中心偏测量仪测量到平面法线方向，平行于平面法线并过衍射光线会聚焦点的直线就是CGH补偿器的光轴，将此光轴调至与中心偏测量仪的转台同轴。