离轴非球面镜精磨阶段的三坐标检测技术

提出了使用三坐标测量机(CMM)对离轴非球面镜进行测量的方法。通过CMM对离轴非球面镜镜面进行自动测量,获得实际面形的三维坐标数据,并与理论离轴非球面镜模型进行分析比较,得到实际镜面的面形误差值和均方根值;依据CMM的测量结果,完成了对离轴非球面镜精磨阶段的加工,解决了目前离轴非球面镜精磨阶段难于检测,以至于无法加工的问题。随着离轴非球面镜顺利进入抛光阶段,使用CMM实现了离轴非球面镜精磨检测与抛光检测的无缝对接。

大偏离量非球面最接近球面的确定方法

能否在元件铣磨成形阶段制造出与要求非球面元件最为接近的球面是确保实现对大口径离轴非球面元件快速制造的关键一步。该文研究在同轴圆形非球面元件最接近球面半径确定方法的基础上,建立了离轴非球面元件坐标系与机床加工坐标系之间的变换矩阵,并以非球面与比较球面之间残余矢高作为评判参量,分别构建了材料去除量为正准则和材料去除余量最小准则的判断方法。最后以一块770mm×220mm的矩形离轴非球面反射镜为实例进行了模拟分析,确定了其最接近球面半径,通过实验发现加工去除余量大大减少,提高了制造效率,缩短了周期。

空气垂直温度梯度对长焦镜面检测精度的影响分析

介绍了光学追迹计算中采用的空气折射率公式,分析了在水平和垂直两种检测情形下,不同曲率半径球面反射镜因空气温度分层导致的像质变化。对Φ1.5 m、离轴量为12 m近抛物面拼接子镜在水平和垂直状态检验时受温度梯度影响情况进行了计算和分析。最后在上述两种状态下仿真计算了温度梯度分布对Φ4 m,焦比f/2的大口径抛物面反射镜的影响情况。结果显示,一般来说水平检验光路像质变化远大于垂直检验,其中大口径快焦比的抛物面镜垂直检测空气温度分层因素的影响结果也需考虑和控制。