用ZEMAX模拟五棱镜误差对平行度检测的影响

介绍了用五棱镜法检测大口径光束平行度的原理。分析了五棱镜加工的角度误差及面形误差对检测结果的影响,得出了五棱镜角度误差不影响检测结果,2个折射面的面形误差对检测结果的影响较小,2个反射面的面形误差对检测结果影响最大的结论。介绍了选择五棱镜的方法和减小面形误差影响的方法。最后,给出了用五棱镜法检测单星模拟器出射光束平行度的应用实例。

五棱镜转动时出射光角度的变化

为了对大口径平面镜面形轮廓的五棱镜扫描法测试进行误差分析和修正,对五棱镜转动时出射光角度的变化进行了分析与精确计算。首先建立了合适的坐标系并规定了角度的正负,然后由入射光的偏摆角和俯仰角计算入射光向量,接着介绍了五棱镜的作用矩阵与坐标转换矩阵,在此基础上详细分析了五棱镜转动的整个过程并且计算了出射光向量。然后计算出射光的偏摆角和俯仰角,再计算当五棱镜没有转动时出射光的偏摆角和俯仰角。最后计算出射光偏摆角和俯仰角的变化。特别分析了当入射光垂直入射五棱镜的情况。随后进行了实际计算与实验,总结了出射光角度变化的一些规律。将计算数据与实验数据进行了比较,结果最大偏差为1″。最大偏差在实验精度范围内,证明了计算方法是正确的。

基于五棱镜的大型平行光管焦面监测技术及误差修正方法

大型平行光管在进行空间环境模拟实验中由于受到温度、气压大幅改变的影响,离焦现象较为严重,为了解决该状态下平行光管离焦量检测难度较大、检测精度不高等问题,提出了一种针对大口径长焦距平行光管焦面位置检测的新方法,可以对平行光管的离焦量进行实时的监测。分析了由五棱镜引入的主要系统误差,并使用更新基准数据的方法将其修正。在口径为700mm焦距为18m的平行光管上进行了实验,结果表明该系统检焦精度在150μm以内,满足实验室对大型平行光管焦面位置精度小于200μm的指标要求。

采用五棱镜扫描法检测大口径平面镜的面形

为了提高大口径平面镜面形检测的精度和效率,提出了一种新的五棱镜扫描法。该方法采用径向扫描的方式,使用一个扫描的五棱镜和一台自准直仪来测量表面倾斜角的差值,然后将被测平面镜的面形表示为Zernike多项式的线性组合,再利用表面倾斜角的差值建立方程组,最后采用最小二乘法计算得到被测平面镜的面形。在检测过程中,该方法还可以对五棱镜在扫描过程中的倾斜变化量进行自动监视和调整,减小了检测误差。误差分析表明,该方法的面形检测精度为7.6nmrms(均方根误差)。采用该方法对一块1.5m口径的平面镜进行了面形检测,并与Ritchey-Common法的检测结果进行了对比,两种方法面形结果的差异为7.1nmrms,小于五棱镜扫描法的面形检测精度。证明了利用该五棱镜扫描法检测大口径平面镜面形的正确性。

基于五棱镜扫描技术测试大口径平面镜的系统设计

根据五棱镜扫描测试技术建立了大口径平面镜面形测试系统。对测试系统结构的设计与组成进行了阐述,分析了在实现大口径轮廓扫描时,主要影响测试精度的因素和影响形式;通过计算给出了五棱镜制造误差与扫描机构导向误差对角度测试的综合影响趋势,得出了轮廓测试过程中法线角度改变量测试误差主要受导轨精度影响的结论。在导轨导向精度设计为俯仰与偏摆角10″、滚动偏角20″时,系统测试光线角度变化量在扫描方向上最大为0.000969694″,可满足测试要求(系统测角精度为0.02″)。通过计算机模拟,进行了多条带区域轮廓图拼接实验,与干涉图比对,验证了该系统的可行性。

库德光路的五棱镜安装方法

为实现库德光路的快速高精度装调,提供了一种基于自准直原理的五棱镜安装方法,给出了库德光路的原理和安装方法,并对组装后的库德光路进行误差分析。得出应用此方法安装库德光路的光学静态误差在15″以内,满足一般库德光路的技术要求。因此,此方法不仅可以适用于库德光路,对反射镜的安装也有一定的借鉴和参考。

五棱镜的运动误差对波前测量的影响

五棱镜使光束转向时,它的工作状态的改变会给测量带来一定的误差,分析了五棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微偏角时使光束转向改变波前的复杂情况,计算机模拟实验证明了由机械运动引起的波前改变量是可分离的,以便减小五棱镜的运动误差对测量的影响,使五棱镜光束转向系统在测量中发挥最佳效能。

用五棱镜法检测光束准直性的原理分析

对五棱镜用于精确调校平行光管方法的原理进行了深入的探讨。

五棱镜用于建立基准平面时的扫描误差补偿

在分析五棱镜扫描误差的基础上提出了误差补偿原理，并给出了量化补偿公式及误差补偿原理的实现方法。

用五棱镜法调校平行光管原理的探讨

对五棱镜用于调校平行光管方法的原理进行了深入探讨,对用五棱镜调校平行光管方法中五棱镜作用与一小孔光阑相当的结论提出质疑,并分析用五棱镜调校平行光管的方法的原理与消视差法相同,使用五棱镜是因其成象特性。

金属五棱镜

介绍了金属五棱镜的特点及主要参数。金属五棱镜改善了使用性能,保证了90°转角的准确度,扩大了应用范围。

五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可以实现大口径平面镜低阶像差的高精度检测,是指导大口径平面镜光学加工过程的一种有效途径。为使大口径平面镜检测系统中的五棱镜扫描技术更加完善,通过理论分析和计算模拟,对五棱镜检测系统中的主要误差源,包括五棱镜制造误差、温度梯度的影响、元件位置误差、光束定位误差、自准直仪测量误差等进行研究,形成了比较完善的误差分析的数理结果。计算结果表明,在当前实验室技术条件下,五棱镜扫描检测系统在单个测量点处的测量不确定度达到230 nrad,其中影响五棱镜检测系统测量精度的主要因素为自准直仪的测量精度与温度的影响。研究结果给出了工程实际中提高五棱镜扫描系统检测精度与减小测量误差的注意事项,并可用于指导系统设计时的误差分析及精度分配。

基于五棱镜扫描法的大口径准直仪波前检测

光轴一致性是多光电传感器武器系统正常运行的基本保证，为了保证光轴一致性的测试精度，必须严格控制大口径红外准直仪出射波前的准直性。采用五棱镜扫描法将大口径红外准直仪的出射波前分剖成若干个子波前，记录每个子波前在CCD上所成光斑质心的相对位置，计算得到各个子波前的法线方向以重构被测波前，从而实现对出射波前准直性的检测。实验测量了300mm口径的红外准直仪的出射波前，该方法成本低、精度高，特别适用于大口径红外波前的准直性检测。

差分五棱镜扫描法在波前检测中的应用

为了实现高精度大口径平行光管波前检测,评价平行光管出射波前质量,提出了采用差分五棱镜扫描波前检测方法检测平行光管。该方法为五棱镜扫描法的优化方法,通过测量波前斜率的改变得到波前曲率的信息来重构波前,从而消除由于五棱镜扫描法波前检测中质心标定不准确而引入的倾斜和离焦的误差量。通过搭建差分五棱镜扫描法波前检测系统验证了此方法的可行性,并给出差分五棱镜扫描法误差分析说明此方法可靠性。误差分析表明,该方法检测精度可以达到10.54 nm;实验结果表明,该方法相比于五棱镜扫描法分别在波面峰谷值(PV)和均方根值(RMS)的重复性精度上提高了74.41%和125.81%。该方法基本满足平行光管波前检测精度高、稳定性好的要求,可以客观准确地评价平行光管出射波前质量。

五棱镜角度制造误差对转向角的影响

工程中计算五棱镜角度制造误差对出射光线转向角影响的方法有很多,但计算精度都存在不足。为了推导出一种计算结果恒为真值的方法,文章对几种常规方法进行了研究分析,并以解析几何为基础,代入符号规则,推导出了一种计算角度制造误差影响的新方法。将该方法和其他方法的计算精度进行了对比分析,结果表明:五棱镜的出射光线转角误差仅由五棱镜的90°角制造误差、45°角制造误差以及光线入射角I决定,与两个112.5°角的制造误差无关;出射光线转角误差的大小主要取决于五棱镜的角度制造误差,与光线入射角的关系不大。新方法不受光线入射角以及角度制造误差变化的影响,具有一定的实际工程应用价值。

五棱镜垂直度误差对转向角的影响分析

针对五棱镜各面垂直度误差导致出射光线转角误差的情况,文章提出了一种新的研究五棱镜垂直度与转角误差关系的方法。该方法总结了垂直度误差的影响规律,给出了在棱镜4个面垂直度误差、光线入射角及光线入射方向共6个变量同时影响下的转角误差计算公式,通过仿真计算给出了应用该公式所产生的误差范围。结果表明:转角误差计算公式所计算的结果在合理误差范围内与真值相吻合,可直接应用于相关工程的计算当中。

五棱镜精度的测量及其误差分析

1.概述 WⅡ—90°五棱镜可使光学视线精确折转90°,(如图1),因而可以用来建立与基准光学视线相垂直的平面或直线。它主要应用于天线抛物面主反射体任意点的位置误差测量及其它形位误差测量,如工件的平直度、两平面的平行度和垂直度等。而五棱镜本身的精度将直接影响到这些测量的准确度。所以建立五棱镜检测系统,研究五棱镜精度的测量方法是十分必要的。由此找出测量极限误差小,可靠性高的测量方法,对于指导生产实践也大有益处。

五棱镜面形误差对中心入射光线的转向角影响

针对五棱镜面形误差引起出射光线转向角误差,进而影响空间光电跟瞄系统多光轴标校精度的问题,提出了一种研究五棱镜面形误差对出射光线转向角影响的新方法。首先,在五棱镜不规则度较小的前提下,利用最佳拟合球面矢高适当简化了五棱镜的工作面模型,推导出了出射光线转向角计算公式,并将影响出射光线转向角误差的因素限定在了6个非独立随机变量的共同作用上。然后,结合五棱镜的典型应用场景,提出了一种降维分析方法,去除了6个变量间的相互关联,推导出了降维后的转向角误差计算公式。计算结果表明,该公式计算主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的最大相对误差分别仅为2.14%和0.31%,完全符合精度分析要求。最后,通过试验对五棱镜进行了技术测试,结果表明:主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的试验测试平均值与降维公式计算结果的偏差分别在±0.25″和±0.15″以内,这是完全可以接受的。因此,提出的简化模型以及降维分析方法均是可行的,为五棱镜面形误差的相关研究提供了一种新的研究思路与分析方法。

基于五棱镜扫描法的波前系统研究

为检测基于五棱镜扫描法的大口径光学系统波前检测法,以口径为513mm的仿真模拟波面为被测波面进行模拟仿真检测试验,使用通光口径为5mm的五棱镜对被测波面进行模拟二维扫描检测。根据实验结果拟合出被测波面的二维特性曲线,再利用二维特性曲线对被测波面进行三维拟合,并分析实验中可能存在的误差。实验结果表明,模拟波面与被测波面吻合,证实了这种方法可行并且在一定条件下能进行高精度检测。

采用静止光学头和移动五棱镜的长轨轮廓仪

1.引言同步辐射学术界把术语“rms倾斜误差”看作是对反射镜表面面形误差定量表示的一个很 重要的参量。新型同步辐射光源为了保持高亮度的光束质量.要求rms(均方根)表面倾斜误差不超过0.2arcsec(1μrad),为了说明这个允差的大小,举一个直径35mm的平面反射镜变形呈球形为例。