五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

合集下载

采用五棱镜扫描法检测大口径平面镜的面形

采用五棱镜扫描法检测大口径平面镜的面形袁理;张晓辉【摘要】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7.6 nm rms(均方根误差).采用该方法对一块1.5 m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7.1 nm rms,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.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2019(012)004【总页数】12页(P920-931)【关键词】五棱镜扫描法;大口径平面镜;面形;表面倾斜角【作者】袁理;张晓辉【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】O4391 引言大口径平面镜通常是指口径大于1 m的平面镜。

大口径平面镜在空间光学、天文光学等领域有着大量应用。

为了确保大口径平面镜具有良好的质量，必须对其面形进行检测。

大口径平面镜面形的检测方法主要有4种：直接干涉检测法[1]、Ritchey-Common法[2-3]、子孔径拼接法[4-7]和五棱镜扫描法[8-15]。

直接干涉检测法需要一块高精度的大口径标准平面镜，该镜的加工难度很大，成本极高，因此该方法并不适用。

Ritchey-Common法需要一块高精度的大口径标准球面镜，成本也较高，并且由于光束是斜入射到平面镜上的，所以光路搭建和调整也比较困难。

1.5米口径平面镜面形检测与误差控制

1.5米口径平面镜面形检测与误差控制大口径平面镜通常是指口径大于1 m的平面镜,大口径平面镜在光学检测、空间光学、天文光学等领域已经有了广泛的应用。

为了保证大口径平面镜具有良好的质量,必须对其面形进行检测。

然而长期以来,大口径平面镜的面形检测一直是光学领域的一个难题,现有的检测方法存在着技术不成熟、检测精度不够、成本高昂、检测周期长等问题,不能满足大口径平面镜面形的检测需求。

为了解决这些问题,本论文针对1.5m口径平面镜面形的检测和误差控制技术进行了研究。

设计了检测系统和检测方法。

提出“单五棱镜往返差分扫描测量表面倾斜角差值,再结合Zernike多项式偏导数的差分建立方程组直接计算出二维全口径面形”的方法来检测1.5m口径平面镜的面形。

该方法采用单五棱镜差分扫描来测量表面倾斜角的差值,可以消除所有倾斜误差的一阶影响、五棱镜制造角差的影响和大部分环境的影响,具有很强的误差抑制能力。

该方法采用往返扫描、逐步推进的扫描方式,对两个配对点的测量在时间上紧邻着,不再按照测量点的排列顺序依次测量,减小了环境变化的影响。

在算法上,该方法利用表面倾斜角的差值,再结合Zernike多项式偏导数的差分建立方程组直接计算出二维全口径面形,避免了傅里叶变换算法的繁琐,以及递推算法和拼接算法的误差累积。

另外,该方法还对五棱镜在扫描过程中的倾斜变化量进行了自动监视和调整,减小了五棱镜的倾斜误差。

本文还分析了各个检测参数的选择原则,特别是两个配对点的距离d的选择原则,指出了d的选择需要兼顾环境影响的抑制和相对误差的抑制;设计了针对1.5m口径平面镜的4套不同频率级别的检测参数,分别对应不同的频率检测需求,选择了最高频率级别的参数来进行检测,从而能够更加全面地检测被测平面镜的面形信息;最后对检测方法进行了仿真分析,结果表明,检测方法的原理误差仅为2.3nm rms,验证了检测方法的正确性。

研究了五棱镜的误差特性。

利用五棱镜的作用矩阵和坐标转换公式,研究了五棱镜的旋转误差对出射光方向的影响,得出了重要结论:出射光在主截面内的偏角几乎不受五棱镜旋转误差的影响,而出射光在垂直于主截面方向的偏角则受五棱镜旋转误差的影响较大。

平面镜成像误差教案

平面镜成像误差教案一、课时设计本次课程设计为单节课，预计授课时间为45分钟。

其中讲解时间为35分钟，实际操作时间为10分钟。

二、教材准备1、黑板、彩色粉笔、橡皮擦2、平面镜（至少需要十面）3、木制三脚架或金属三脚架（每张平面镜需要一架）4、用于焦距测量的四面体玻璃棱镜5、放射源或灯泡（信号灯、手电筒等均可）6、白纸或屏幕7、移动设备或计算机（用于展示PPT）三、教学方法1、讲授法2、实验操作法四、教学目标本节课程旨在通过讲解平面镜在成像过程中出现的误差，从而使学生认识到平面镜成像时需要注意的问题并加以解决。

同时，通过实验操作，使学生能自主检验和验证镜面的平整程度和光线折射的规律性，提高学生在实际问题中解决问题的能力。

五、教学内容一、平面镜成像的定义和一般规律1、当光线射到平面镜上进行反射时，其反射角等于入射角，反射光线在平面镜内部成一条和入射光线相似的光线。

2、平面镜成像的公式：1/s+1/s’=2/f其中，s为物距，即物体到光的射入面的距离；s’为像距，即像到光的射出面的距离；f为镜面的焦距。

3、平面镜成像的定位规律：光线入射过程中镜面上垂线相交于焦点，并在焦点处折射出光线，达到像点定位的效果。

二、平面镜成像误差1、平面镜成像中常见的误差有：像位置偏差、畸变、颜色失真等问题。

2、平面镜成像误差的产生原因有：镜子形变（如轻微的弯曲、变形等）、镜面污渍和划痕、反射角度过多、光源角度和强度等。

3、平面镜成像误差的纠正方法：（1）测量实际的物距，通过公式计算出像距，纠正像位置偏差。

（2）长时间使用的平面镜可能会有变形现象发生，尽量购买具有保修期限的平面镜，及时进行更换。

（3）平面镜及其使用环境要定期清洁，未使用时也应尽量保持清洁和干燥状态，以减少镜面污渍和划痕等对成像的影响。

三、平面镜成像误差的实验操作1、实验仪器：平面镜、木制或金属三脚架、灯泡或信号灯、四面体玻璃棱镜、白纸或屏幕。

2、实验步骤：（1）将平面镜放置在平面上，固定在三脚架上。

大口径光学平面镜面形检测系统初步研究

大口径光学平面镜面形检测系统初步研究范勇;陈念年;张劲峰;杨程【摘要】大口径平面镜在不同姿态下的面形检测一直是激光核聚变领域需致力解决的问题;利用角差法原理设计了一种集高精度测角仪与五棱镜于一体的面形检测系统,面形的变化可通过其各点法线方向角度的变化量而反映出,采用高精度测试角度变化量的方法可计算获知面形轮廓状态;该系统主要由光学子系统、三维运动平台和图像处理等系统组成,实现了大口径平面镜不同姿态下的面形测试,突破常规"以大测大"的高成本检测方法;实验结果表明,水平方向上均方根误差为0.03μm,垂直方向上均方根误差为0.07μm,能满足测试需要.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2010(018)004【总页数】4页(P785-788)【关键词】面形测试;角差法;五棱镜【作者】范勇;陈念年;张劲峰;杨程【作者单位】西南科技大学,计算机学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学,计算机学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学,计算机学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学,计算机学院,四川,绵阳,621010【正文语种】中文【中图分类】TH7060 引言在惯性约束核聚变(ICF)系统中光学元件加工或装调精度达不到要求，将会对激光光束波前造成影响，激光波前质量不好则会引起聚焦焦斑进入靶腔时产生堵孔现象，焦斑能量分布不均匀，甚至会对整套强激光系统造成严重的破坏。

可见光学元件的精密检测是ICF系统安全、高效运行的保证。

光学元件在线状态特别是装校中，由于自身重力造成的应力和夹具的夹持方式，会对光学元件面形分布造成影响，这就需要对光学元件在装校过程由应力引起的形态变化进行检测，并根据检测得到的结果适时地对元件姿态进行调整，改变造成应力的夹持方式以确保光学元件不受损伤;因而对光学元件在装校中进行面形的实时检测就具有非常重要的意义。

目前对于测量光学元件面形技术主要采用LTP、瞬态干涉仪和哈特曼检测法等方法。

平面镜成像实验误差浅析

平面镜成像实验误差浅析摘要:在实验中发现问题，深入思考，反复验证，改进实验方法减小实验误差，让我们真正领会实践出真知的内涵。

关键词:平面镜成像实验误差物距像距等效代替在今年物理实验操作考试中，发生了一件让我记忆很深的事。

我思考良久后，觉得有必耍提起笔将我的思考写下来与同行共勉。

事情是这样的，2013年初中升高中物理实验操作考试在我校紧张有序的进行着。

突然，一个学生跑来告诉我:“老师，我的实验考试差点儿被扣分了。

我问她:“你做的是哪个实验?她说:“探究平面镜成像”。

我说:“哪儿出问题了?”她说厂我做实验时测得像距和物距刚好相等，老师有点怀疑。

于是他亲自拿起尺子量，然后不解的打量了我一下，让我重做一遍。

我只好更加认真的重做了一次，测得像距和物距也相等结果，老师说了一句本实验还是应该有误差’。

”提到平面镜成像实验，我印象是很深的。

记得是在实考前.我正在给学生训练，突然，一位同学给我提出了一个问题“老师,这个实验为什么总有几毫米的误差，而且误差儿乎是一样的?难道平面镜成像时，像距与物距真的不相等还是有其他原因呢?”我让他把这个实验重新展示一遍，于是这位同学认真的做了起来。

我在旁边仔细的观察，首先选择平整桌面并铺上白纸，由于学校新买的实验桌平整度很好，能保证桌面的平整。

然后将平板玻璃垂直放置水平桌面，用两块直角三角板的两直角边与桌面和玻璃板两侧面紧贴，这一切都做得很好。

接着在镜前放置点燃的蜡烛(我们平时练习时都是用两节完全相同的电池来代替蜡烛)，观察镜中所成的虚像位置并拿另外一节相同的电池移动到跟像完全重合。

用笔记下镜面、两节电池在白纸上面的对应位置然后改变点燃蜡烛的位置重复两次。

最后测量像和物到镜面的距离，得出结论。

从整个实验过程来看并没有什么问题，采用了等效代替的实验方法，结果在测量虚像和物体到镜面距离时，发现像距始终比物距大几毫米，而且反复做来的结果是一样的。

难道平面镜成像时，像距真的不等于物距吗? 还是这个实验本身存在问题呢?针对这个问题，我亲自动手把这个实验做了几遍，思考每个环节每个步骤中可能出现或存在的问题。

五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析

五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析马冬梅;刘志祥;马磊;卞江【摘要】为了精确测量光学表面的表面斜率,从而实现光学表面面形的高精度测量,全面分析了五角棱镜扫描系统中的调整误差及五角棱镜的制造角差对测量光束的指向精度和被测面表面斜率测量精度的影响.根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MATLAB编写了精确计算测量光束指向误差和测角仪测量值的程序,通过对各误差组合的计算结果进行二维二次多项式拟合,推导出在一定角度范围内,用于计算指向误差和测角仪测量值的二阶近似公式.分析结果表明,测角仪的俯仰角和五角棱镜的制造角差对沿扫描方向的指向误差和测角仪垂直方向的测量值的影响是常量,五角棱镜在扫描过程中的偏摆角和滚动角与其成二次函数关系;五角棱镜的偏摆角和滚动角、测角仪的偏摆角与垂直扫描方向的指向误差和测角仪水平方向的测量值均成线性关系.当导轨的滚动角为10"、偏摆角为10",系统的各项调整误差为士3"时,沿扫描方向的最大测角误差为0.001 066 6".【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2008(016)012【总页数】7页(P2517-2523)【关键词】光学测量;五角棱镜扫描系统;误差分析;光线矢量追迹;MATLAB【作者】马冬梅;刘志祥;马磊;卞江【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】工业技术J 第 16 卷第 12 期 2008 年 12 月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineering 文章编号1004-924XC2008) 12 2517-07 五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影晌分析马冬梅 1 ，刘志祥 1,2 ，马磊l ,2 ，中江 1, 2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033;2.中国科学院研究生院，北京 100039)Vol.16 No.12Dec.2008 摘要：为了精确测量光学表面的表面斜率，从而实现光学表面面形的高精度测量，全面分析了五角棱镜扫描系统中的调整误差及五角棱镜的制造角差对测量光束的指向精度和被测面表面斜率测量精度的影响。

差分五棱镜扫描法在波前检测中的应用

差分五棱镜扫描法在波前检测中的应用汤兆鑫;黄玮;许伟才;刘立峰;徐象如【摘要】In order to realize the high precise wavefront test of large-aperture collimator and evaluate its wave-front quality, the method of differential pentaprism scanning wavefront detection is proposed in this paper. This method is the optimization of pentaprism scanning detection.Firstly, the information of wavefront curva-ture is obtained by measuring wavefront slope change to reconstruct the wavefront.The title and defocus error instructed by inaccurate calibration of center of mass are eliminated.Secondly, the differential pentaprism scanning wavefront detection system is established to verify the feasibility of thisstly, the error a-nalysis is given.The error analysis shows that the testing precise of this method is 10.54 nm.The experimen-tal results show that the repeatability precisions of wave peak and valley value ( PV ) and root mean square ( RMS) are increased by 74.41% and 125.81% compared with pentaprism scanning method.This method basically meets the requirements of high accuracy and good stability for collimator wavefront detection, which can be used to evaluate the quality of collimator wavefront.%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。

大口径光学元件检测中的主要误差及其影响

第13卷　第2期强激光与粒子束V o l.13,N o.2 2001年3月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E B EAM S M ar.,2001　文章编号:1001-4322(2001)02-0133-04大口径光学元件检测中的主要误差及其影响Ξ张蓉竹1,　许　乔2,　顾元元2,　蔡邦维1(1.四川大学光电系,四川成都610064;2.成都精密光学工程研究中心,四川成都610041) 摘　要:　使用PSD作为大口径光学元件的质量评价标准,为保证检测系统的精度,标定了作为测试系统的大口径相移干涉仪的系统传递函数,并讨论了在对I CF驱动器中所使用的光学元件进行检测时产生的两种主要误差,即:由于放置倾斜导致的低频误差和由干涉条纹引入的高频误差。

同时还分析了这些误差在进行计算和分析时可能造成的影响以及消除的方法。

关键词:　大口径光学元件;传递函数;误差;PSD 中图分类号:O437 文献标识码:A 由于PSD(Pow er Sp ectral D en sity)具有很强的频谱描述功能被认为是一种非常适合于大口径元件使用的评价标准[1,2],在实际检测工作中,为保证测量的精度,必须对所使用的干涉仪的传递函数进行标定,这样才可能避免由仪器本身或由检测过程所带来的影响,而得到真实的检测结果。

在进行传递函数标定时,一般采用相位比较法,为此我们设计了高精度台阶位相板,并得到了标定结果。

由于测量过程中会出现各种误差,如倾斜导致的低频误差、干涉条纹导致的误差等等,本文针对在大口径光学元件检测过程中的这些误差及其影响作了较为深入和仔细的讨论。

1　PSD的计算根据定义可知,可由如下公式计算被检光学元件的PSD值P(f)[3]P(f)=∃xN∑N-1n=0z(n)e-i2Πf n∃x 2(1)式中z(n)是所测得的元件的空间位相值;N是总采样点数;∃x是采样间距;f是空间频率。

对无棱镜反射测量精度的探讨_张凤瑞

C段 0． 201 0． 199 0． 2 0． 202 0． 203 0． 204 0． 205
A段 0． 293 0． 293 0． 297 0． 297 0． 294 0． 293 0． 294
B段 0． 192 0． 193 0． 195 0． 196 0． 195 0． 195 0． 193
图 1 观测原理图
在相同测量条件下进行的测量称为等精度测
量，如在同样的条件下，用同一个游标卡尺测量铜
棒的直径若干次，即为等精度测量。对于等精度测
量来说，还有一种更好的表示误差的方法，就是标准
误差。标准误差定义为各测量值误差的平方和的平
均值的平方根，故又称为均方误差。设 n 个测量值的
+1
蓝 31． 103
2
0． 53 ± 0． 93
+1
黑有时无信号，测量结果有明显误差
表 2 中，最大差值是指最大观测值和最小观测值之差，中误差按式（ 3）计算
槡槡 m = ±
Δ21
+ Δ22
+ … + Δ2n n
=
±
［ΔΔ］ n
（ 3）
式中，Δ 是观测值与圆棱镜观测值之差。
从表 2 可以看出，除黑色材料外，几种颜色材料
激光正常照射时测值为 30． 066 m。从表 4 可以看出，透明物体离全站仪距离越近，误差越大，在达到中间位置后，一直到与反射物很近的位置时，所测得值的误差都比较小。所以，在实际工程作业时，要注意激光路线上的透明反射物，或尽量避免让激光穿过像玻璃等之类的透明反射物。
［2］杨俊志．全站仪的原理及其检定［M］．北京：测绘出版社，2004．

用ZEMAX模拟五棱镜误差对平行度检测的影响

文章编号:100222082(2007)0520649205用ZEM A X 模拟五棱镜误差对平行度检测的影响闫亚东1,2,何俊华1,仓玉萍1,2,陈良益1(1.中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;(2.中国科学院研究生院,北京100039)摘　要:　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。

关键词:　五棱镜法;平行度检测;ZE M A X 模拟;角度误差;面形误差中图分类号:O 435;TH 74 文献标志码:AEffect of pen ta pr is m error on para llel is m detectionYAN Ya 2dong1,2,H E Jun 2hua 1,CAN G Yu 2p ing 1,2,CH EN L iang 2yi1(1.X i ′an In stitu te of Op tics and P recisi on M echan ics of CA S ,X i ′an 710119,Ch ina ;2.Graduate Schoo l of CA S ,Beijing 100039,Ch ina )Abstract :T he detecti on concep t fo r large diam eter beam p arallelis m w ith p en ta p ris m isin troduced .T he effect of p en ta p ris m angle and su rface p rofile erro rs on p arallelis m detecti on w as analyzed .It is concluded that the angle erro r has no i m p act on the detecti on resu lts and the p rofile erro rs of the tw o refracti on su rfaces have little effect ,bu t the p rofile erro rs of the tw o reflecti on su rfaces have great influence on the detecti on .T he m ethods fo r selecting p en ta p ris m and reducing the effect of su rface p rofile erro r on detecti on are in troduced .A t the end ,an exam p le is given to illu strate the detecti on of the p arallelis m erro r of a single star si m u lato r w ith p en ta p ris m .Key words :p en ta p ris m m ethod ;p arallelis m detecti on ;ZE M A X si m u lati on ,angle erro r ;su rface p rofile erro r引言大口径平行光管及单星模拟器出射光的平行度指标的检测非常重要。

五棱镜转动时出射光角度的变化

贼葬灶浊越糟辕葬袁
渊圆冤
图圆摇入射光的着尧浊与葬尧遭尧糟的关系云蚤早援圆摇砸藻造葬贼蚤燥灶遭藻贼憎藻藻灶着袁浊葬灶凿葬袁遭袁糟枣燥则蚤灶责怎贼造蚤早灶贼
摇摇因为光从左方入射袁所以其曾方向的分量葬一定大于零袁可以设葬越员袁于是得到院
葬越员袁
由于前述的各种方法都有不足之处袁所以本
文提出了一种新的方法来计算五棱镜转动时出射光角度的变化袁它具有如下优点院渊员冤可以得到精确的结果袁而不是只能得到近似值曰渊圆冤计算方法具有普遍性袁既可以用于垂直入射的情况袁也可以用于非垂直入射的情况曰渊猿冤计算简便袁计算量小曰渊源冤用偏摆角和俯仰角来表征入射光和出射光袁而不是采用方向角来表征袁便于分析和实验测量遥
圆摇出射光角度变化的计算过程
圆援员摇坐标系的建立和角度的正负规定如图员袁建立右手坐标系曾赠扎袁使得扎轴垂直于
五棱镜的主截面袁曾轴和赠轴分别垂直于光的入射面和出射面遥我们主要研究入射光和出射光的偏摆角和俯仰角袁偏摆角是指光在主截面内的偏角袁俯仰角是指光在垂直于主截面方向的偏角遥
员摇引摇言
摇摇五棱镜具有使入射光在主截面内偏转怨园毅的光学特性袁是常用的光学元件遥五棱镜可以用于测试大口径平面镜的面形轮廓咱员鄄苑暂袁其过程为院高精度测角仪发出的光经五棱镜偏转怨园毅后入射到平面镜袁经平面镜反射后再经过五棱镜返回到测角仪袁测角仪测出返回光的角度袁即可计算出平面镜上该点的表面倾角袁当五棱镜沿导轨扫描时袁可以得到平面镜表面多个点的倾角袁再通过一定的算法即可得到平面镜的面形轮廓遥但是由于导轨存在一定的制造误差袁使得五棱镜在扫描过程中发生倾斜袁即产生转动遥当入射光不变时袁五棱镜的转动会改变出射光的角度袁使光的方向偏离了理论方向袁从而降低了表面倾角以及平面镜面形的测试精度遥因此袁有必要研究五棱镜转动时出射光角度的变化袁以便进行误差分析和修正遥闫亚东咱愿暂等人利用在藻皂葬曾软件对入射光和五棱镜的转动进行模拟仿真袁然后由在藻皂葬曾直接给出五棱镜转动后的出射光角度变化袁但是这种方法缺乏理论分析和计算遥常山咱怨暂等人利用棱镜转动定理计算了五棱镜转动后出射光角度的变化袁但是由于棱镜转动定理的公式只是一个近似公式袁所以最后的计算结果并不精确遥于丽娜咱员园暂将五棱镜简化为平面镜系统袁利用平面镜的反射作用矩阵和反射转动公式来计算五棱镜转动后的出射光角度变化袁但由于没有考虑五棱镜的折射作用袁其结果也只是近似值遥朱硕咱员员暂和戚二辉咱员圆暂等人首先求出五棱镜转动后各个表面的法线矢量袁然后再利用矢量形式的折射定律和反射定律袁采用光线追迹的方法来计算五棱镜转动后的出射光角度变化袁但是计算十分繁琐袁计算量很大袁并且仅仅考虑了垂直入射的情况遥

实验二平行光管调校(五棱镜法)

（2）转承物台的手轮，使其上的五棱镜沿垂直于平行光管物镜光轴的方向，向着前置镜移动。若在前置镜中形成的平行光管的分划像由右向左移动，表明分划面位于焦前，如图2.1（b）所示；反之，分划面在焦后，见图2.1（c）。
（3）松开分划板镜框压圈，按步骤（2）确定的分划面移动方向，沿轴向微调分划板框，直至五棱镜移动时，平行光管的分划像相对前置镜分划不发生横向移动（或两者间的微小间隙宽度不再变化），则表明分划面已准确位于平行光管物镜焦面上了。
实验三
一、实验目的
1．掌握V棱镜法测量光学玻璃折射率与色散的原理及其测量方法。
2．熟悉V棱镜折光仪的结构与操作方法，了解影响测量精度的诸因素。
二、实验要求及所用器具
1．用WYV型V棱镜折光仪分别测光学玻璃对D、C、F、e、g、h谱线的折射率，并求得色散值。
2．所用器具：WYV型V棱镜折光仪、钠灯、汞灯、氢灯、待测玻璃试样、折射浸液等。
待测试样应磨出两个互成90°的平面，置于V形缺口内，为使两者的表面很好地贴合，其间加入少量的与试样折射率大致相同的折射浸液。
单色平行光垂直AB面射入。经V棱镜和试样，最后从CD面射出。若待测试样折射率n与n0相同，则入射的单色平行光将不发生住何偏折地从CD面射出。此时仪器的度盘有一零位读数。若n≠n0，出射光线相对于入射光线将有偏角。显然角的大小、正负与n有关。测出角，则待测试样在测量条件下对某一波长的折射率为
σ(n0)通常是用精密测角仪以最小偏向角法测得的。一般不大于5×10-6；而σ(θ)一般可控制在1.5×10-5弧度范围内。对应的σ（n）可达到（1～2）×10-5，这满足一般的折射率测量精度要求。
四、测量误差分析
折射率的测量标准偏差为
（3-2）
式中（n0）——V棱镜的折射率标准偏差；（）——偏角的测量标准偏差。

五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析

Ｉｆｕｎｅｆａｉｎｅｔｅｒｒｉｎｔｐｒｓｓａｉｇｓｓｅｎｌｅｃｓｏｌｇｍｎｒｏｎｐｅａｉｍｃｎｎｎｙｔｍａｄｆｂｉａｉｎａｇｅｅｒｒｏｅｓｒｎｇａｃｒｃｆｏｔｃｌｓｒａｅｎａｒｃｔｏｎｌｒｏｎｍａｕｉｃｕａｙｏｐｉａｕｆｃ
Ａｂｓｒｃ：Ｔｈｅｉｆｕｅｅｆｔｌｇｔａｔｎｌｎｃｓｏｈｅａｉｎｍｅｔｅｒｒｉｎａｒｓｓａｎｉｇｓｓｅａｈｎｅｅｒｒｏｎｒｏｎｐｅｔｐｉｍｃｎｎｙｔｍｎｄｔｅａｇｌｒｏｆｐｅａｉｍａｉａｉｎｔｉｅ— ｆｓｇｈｃｕｒｃｆｍｅｓｒｎｇｂａａｄｔｌａｕｒｎｃｕ— ｎｔｐｒｓｆｂｒｃｔｏｎｏｈｅｌｎ — — ｉｔａｃａｙｏａｕｉｅｍｎｈｅｓｏｐｅｍｅｓｉｇａｃ — ｏ— ｒｃｆｏｉａｕｆｃｒｎａｙｚｄｉｄｅｏｅｌｚｈｅｈｉｈｐｅｉｉｎｍｅｓｅｎｏｐｔｃｌａｙｏｐｔｃｌｓｒａｅｗｅｅａｌｅｎｏｒｒｔｒａｉｅｔｇｒｃｓｏａｕｒｍｅｔｆｒａｏｉａ
±３时，扫描方向的最大测角误差为００１０６６。沿．０６关键词：学测量；角棱镜扫描系统；差分析；线矢量追迹；ＴＬＢ光五误光ＭＡＡ中图分类号：ＴＨ７１Ｔ９文献标识码：４；Ｂ２．Ａ

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

相关检测理论的研究和检测设备的研制方面的研究。 Email:zhangxiaohui0123@
2252
红外与激光工程
第 43 卷
fully met the requirements of optical test in laboratory that position accuracy of focal plane should be less than 200 μm for large collimator. Key words: focal plane monitoring; collimator; pentaprisms; large鄄aperture
Monitoring technique of focal plane position for large scale collimator based on pentaprisms and its error compensation method
Li Xiang1,2, Zhang Xiaohui1
摘要：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 700 mm 焦距为 18 m 的平行光管上进行了实验，结果表明该系统检焦精度在 150 μm 以内，满足实验室对大型平行光管焦面位置精度小于 200 μm 的指标要求。关键词：焦面监测；平行光管；五棱镜；大口径；中图分类号： TH74 文献标志码： A 文章编号： 1007-2276(2014)07-2251-06

基于五棱镜扫描技术测试大口径平面镜的系统设计

马冬梅韩昌元北京１０３００９）（．１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春１０３；．３０３２中国科学院研究生院
摘
要：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，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。在导得
轨导向精度设计为俯仰与偏摆角１滚动偏角２ ” ，０、０时统测试光线角度变化量在扫描方向上最大为０００９９６４，．０６９”可满足测试要求（系统测角精度为００。通过计算机模拟，．２）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
维普资讯
麟鞭海ｔ锋ＩＴ）电子测量技术ＨｌＹＥＣ（ＣＭＳＥＮＴＮＲＩＥＵＭＴＯ）ＥＮＡＲＥＥＧＣ
第０第ｉ２卷１期０年１、３ｉ７月
基于五棱镜扫描技术测试大口径平面镜系设计的统
ＭａＤｏｇｉｎｍｅ ’ ＨａａｇｕｎｎＣｈｎｙａ
（．ａｇｈｕｎｔｕｅｏ）ｔｃ，ｎｅＭｅｈｎｉｓａｄＣｈｎｓａｍｙｏｃｅｃｓＣｈｎｃｕ３０３１ＣｈｎｃｎＩｓｉｔｆ（ｐｉｓＦｉｃａｃｎｉｅｅＡｃｄｅｆＳｉｎｅ。ａｇｈｎ１０３ｔ

五棱镜转动时出射光角度的变化

五棱镜转动时出射光角度的变化袁理;张晓辉;韩冰;谷立山;张鹰【摘要】In order to analyse and correct the measurement errors of a large flat mirror′s surface profile by u-sing a scanning pentaprism,the changes of the output light′s angles with the pentaprism rotation are analysed and calculated accurately.First,a suitable coordinate system is built and the signs of angles are fixed.Then, the input light vector is calculated from the input light′s yaw angle and pitch angle.The function matrix of the pentaprism and the coordinate transformation matrix are introduced.The whole process of the pentaprism rota-tion is analysed in detail and the output light vector is calculated on the basis of above.Then the output light′s yaw angle and pitch angle are calculated.The output light′s yaw angle and pitch angle without pentaprism ro-tation are st,the changes of the output light′s yaw angle and pitch angle are calculated.The sit-uation is analysed specially when the input light is perpendicular incident into the pentaprism.The actual cal-culation and experiment are carried out and some disciplinarians of the changes of the output light′s angles are summarized.The calculation data are compared with the experiment data,and the largest deviation is 1 ″which is within the range of experiment accuracy,indicating that the calculation method is right.%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。