專利名稱：一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法，用于光學零件的校正。
背景技術：
光學零件是組成光學系統的重要零件。光學零件有很多種，比如透鏡、棱鏡等往往都是通過研磨而成的，它們的材質往往都是各種光學玻璃，面形往往是球面，是組成折射光學系統的重要零件；還有一種是在金屬材料上用高速車削的方法加工而成的反射面構成的反射光學零件，這種反射面可以是常規的球面，也可以是復雜的高次非球面，這是通常的研磨所做不到的。研磨透鏡的周期較長，某些光學系統必需用到復雜的面形所以要用高速切削的方法加工金屬反射鏡，切削的方法可以短時間內成形，但是反射鏡面形會受到許多因素的影響而出現不穩定性，即使同一批次加工出來的反射鏡面也會有較大的離散性，加工后的反射鏡進行鍍膜，鍍膜會對面形帶來一些不可控的影響，再者反射面本來對光學系統的影響就大，這給光學系統的集成帶來困難，通常的做法是從一批中挑選面形較好的反射鏡來裝配，或系統中的不同零件之間進行配對以達到互相補償的作用，但是這種補償的組合是很有限的，效果也有限，而且挑選較好的零件進行集成勢必造成浪 費。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術不足，提供一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法，能夠對加工好的金屬反射鏡面形進行有效的校正。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置，包括局部校正對陣列9和安裝基板2 ;所述局部校正對陣列9包含有多個局部面形校正對8，所述每個局部面形校正對8包括永磁體4和磁力面形校正部件3，所述永磁體 4和磁力面形校正部件3的中心線在一條直線上且兩者之間有間隙d ;所述永磁體4安裝在金屬反射鏡I背面的安裝孔13內，磁力面形校正部件3安裝在安裝基板2的安裝螺紋孔21 上；所述磁力面形校正部件3分為靜態磁力面形校正部件3A和動態磁力面形校正部件3B， 動態磁力面形校正部件3B或靜態磁力面形校正部件3A通過螺紋固定于安裝基板2的螺紋安裝孔21內，當對金屬反射鏡I進行靜態面形校正時，采用靜態磁力面形校正部件3A ;當對金屬反射鏡I進行動態面形校正時，采用動態磁力面形校正部件3B ;所述安裝基板2加工有安裝螺紋孔21，為金屬反射鏡I和磁力面形校正部件3提供必要的支撐和約束；所述靜態磁力面形校正部件3A由螺紋套筒33、固定螺母32、壓板31和永磁體柱 34構成；螺紋套筒33的內壁和外壁加工成螺紋，外部螺紋與安裝基板I的安裝螺紋孔21配合用于調整局部面形校正對8的間隙d和固定靜態磁力面形校正部件3A用；固定螺母32 與螺紋套筒33的外部螺紋配合用來鎖緊靜態磁力面形校正部件3A到安裝基板2上面；永磁體柱34安裝在螺紋套筒33內，壓板31與螺紋套筒33的內部螺紋配合壓緊永磁體柱34 ；所述動態磁力面形校正部件3B由螺紋套筒33、固定螺母32、壓板31、驅動線圈37、鐵芯36和正負引線38、39構成；螺紋套筒33的內壁和外壁加工成螺紋，外部螺紋與安裝基板I的安裝螺紋孔21配合用于固定動態磁力面形校正部件3B用，固定螺母32與螺紋套筒33的外部螺紋配合用來鎖緊動態磁力面形校正部件3B到安裝基板2上面，驅動線圈 37、鐵芯36安裝在螺紋套筒33內，壓板31與螺紋套筒33的內部螺紋配合壓緊驅動線圈 37、鐵芯36，鐵芯36由高磁導率的材料比如坡莫合金構成，驅動線圈37中的電流通過正負引線38,39導入。所述安裝基板2的材質為磁導率小于100的材料。所述安裝螺紋孔21與金屬反射鏡I背面的安裝孔13 —致。一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的方法，包括靜態面形校正方法和動態面形校正方法；所述靜態面形校正方法實現步驟如下(I)將多個永磁體4固定于金屬反射鏡I背面的安裝孔13內，靜態磁力面形校正部件3A通過螺紋固定于安裝基板2的螺紋安裝孔21內，金屬反射鏡I通過自身的安裝座 11固定到安裝基板2上，金屬反射鏡I上安裝完永磁體4、安裝基板2裝配完靜態磁力校正部件3A后，金屬反射鏡I和安裝基板2裝配為一個整體，形成帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件0;(2)然后將帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件0通過安裝基板2上固定孔 20整體安裝在調節機構5上，調整調節機5使金屬反射鏡I通過輔助光路7的作用在干涉儀中形成干涉圖，根據干涉圖判斷局部面形的高低，決定是否改變靜態磁力面形校正部件 3A中的永磁體柱34的磁極方向，如果需要改變永磁體柱34的磁極方向，并不需要將靜態磁力面形校正部件3A從安裝基板2上取下，只需要把靜態磁力面形校正部件3A中的壓板 31從固定螺紋套筒33中旋出，取出調整永磁體柱34，將永磁體柱34反向放入固定螺紋套筒33中重新旋緊壓板31即可；(3)最后對照干涉圖調整局部面形校正對8中的永磁體4和磁力面形校正部件3 兩者之間的間隙d，直到局部面形滿足要求即可，同樣的方法調整所有的局部面形校正對 8，直到金屬反射鏡I的鏡面12的整體面形滿足要求，調整好間隙d后旋緊固定螺母32，采用同樣的方法調整其它局部面形校正對8，直到整個局部面形校正對陣列9全部發生作用；所述動態面形校正方法(I)將上述靜態磁力面形校正部件3A替換為動態磁力面形校正部件3B，動態磁力面形校正部件3B通過螺紋固定于安裝基板2的螺紋安裝孔21內，金屬反射鏡I通過自身的安裝座11固定到安裝基板2上；金屬反射鏡I上安裝完永磁體4、安裝基板2裝配完靜態磁力校正部件3A后，金屬反射鏡I和安裝基板2裝配為一個整體，形成帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件0 ;(2)通過改變在驅動線圈37中電流的大小及方向從而改變動態磁力面形校正部件3B中的磁場來改變局部面形校正對8的動態磁力面形校正部件3B和永磁體4之間的相互作用力來改變金屬反射鏡I的局部面形，多對局部面形校正對8構成陣列，同時驅動多對局部面形校正對8構成的局部面形校正對陣列9用來快速校正快速的環境變化比如大氣湍流帶來的光波場變化。所述的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的方法，其特征在于所述調整間隙d的調整方法是旋轉螺紋套筒33，使得磁力面形校正部件3相對安裝基板I的安裝螺紋孔 21發生位移。本發明的原理本發明提出的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置，金屬反 射鏡鏡面的背面分散安裝永磁體，永磁體的磁極相同，數量視反射鏡的口徑大小而定，金屬 反射鏡的安裝基座上安裝磁力面形校正部件，磁力面形校正部件與永磁體配對使用形成局 部面形校正對，多對局部面形校正對構成局部面形校正陣列，磁力面形校正部件采用靜態 和動態兩種形式。靜態磁力面形校正部件的磁極方向視反射鏡面形的局部高低而定使得靜 態磁力面形校正部件與永磁體之間形成拉力或推力，從而校正局部面面形，力的大小靠調 節永磁體與永磁體棒之間的空氣間隙來完成，永磁體與永磁體棒之間的空氣間隙的調節靠 旋轉永磁體棒后端的螺紋套來實現，調整好間隙后旋緊箍緊固定螺母。面形校正時，所要校 正的金屬反射鏡通過輔助光路在干涉儀上產生干涉條紋，并由干涉儀測出面形起伏，根據 干涉儀所提供的面形圖，調節永磁體與靜態磁力面形校正部件之間的間隙及磁力面形校正 部件的磁極方向以達到校正金屬反射鏡面形的目的。將上述靜態磁力面形校正部件替換為動態磁力面形校正部件，就可實現實時的動 態面形校正，動態磁力面形校正部件與永磁體配對使用形成局部面形校正對不靠調整部面 形校正對的間隙來實現的，而是通過改變在驅動線圈中電流的大小及方向從而改變動態磁 力面形校正部件中的磁場來實現，多對局部面形校正對構成陣列，同時驅動多對局部面形 校正對構成的陣列可以用來快速校正快速的環境變化比如大氣湍流帶來的光波場變化。靜 態面形校正的依據是干涉圖；動態面形校正依據來自光波前探測器，動態磁力面形校正部 件作為執行機構。本發明與現有技術相比所具有的優點在于本發明可以降低金屬反射鏡面形切削 加工時的要求，從而節省加工時間及人力成本；能夠減小甚至消除鍍膜對金屬反射鏡面形 造成的不可控的影響；能夠在光學系統中校正來此其它光學零件比如透鏡等的面形誤差從 而提高整個光學系統的成像質量；避免挑選好的零件來裝配造成的浪費。利用磁力進行非 接觸式的面形校正，不會對反射鏡本身造成損傷，還可以利用動態磁力面形校正部件進行 金屬反射鏡面形的動態、快速校正，用來校正快速的環境因素帶來的像質衰退。


圖I為本發明中磁力面形校正裝置透視圖；圖2為圖I的上視分解圖；圖3為圖I的下視分解圖；圖4為本發明中金屬反射鏡底部視圖；圖5為本發明中安裝基板部分視圖；圖6為本發明中靜態磁力面形校正部件結構示意圖；圖7為本發明中動態磁力面形校正部件結構示意圖；圖8為本發明中局部面形校正對；圖9為本發明中局部面形校正對陣列；圖10為本發明中磁力面形校正光學布置框圖。
具體實施例方式圖I 圖3對本發明的結構構成做了整體描述，圖4 圖9對分部件做了詳細描述，圖10為磁力面形校正光學布置框圖。I是金屬反射鏡，12是金屬反射鏡I的鏡面可以是平面、拋物面甚至是高次非球面，2是安裝基板，4是永磁體，3是校正金屬反射鏡I鏡面 12的面形用的磁力面形校正部件，磁力面形校正部件3和永磁體構成局部面形校正對8，多對局部面形校正對8構成多對局部面形校正陣列9。磁力面形校正部件3分為兩種靜態磁力面形校正部件3A和動態磁力面形校正部件3B。下面主要以靜態磁力面形校正部件3A 進行描述。多個永磁體4固定于金屬反射鏡背面的安裝槽13內，靜態磁力面形校正部件3A 通過螺紋固定于安裝基板2的螺紋安裝孔21內，金屬反射鏡I通過自身的安裝座11固定到安裝基板2上。金屬反射鏡I上安裝完永磁體4、安裝基板2裝配完磁校正部件后，金屬反射鏡I和安裝基板2裝配為一個整體，如同圖I所示的帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件0，永磁體4和磁力面形校正部件3構成對局部面形校正對8，通過調整調整永磁體4和靜態磁力面形校正部件3A之間的間隙d，達到校正局部面形的目的，多對局部面形的校正對8構成局部面形校正對陣列9的產生組合效應達到校正金屬反射鏡I的鏡面12的整體面形的目的。然后將帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件0通過安裝基板2上固定孔20整體安裝在調節機構5上，調整調節機5使得金屬反射鏡I通過輔助光路7的作用在干涉儀中形成干涉圖，根據干涉圖判斷局部面形的高低，決定是否改變靜態磁力面形校正部件3A中的永磁體柱34的磁極方向，如果要改變永磁體柱34的磁極方向，并不需要將靜態磁力面形校正部件3從安裝基板上取下，只需要把靜態磁力面形校正部件3A中的壓板 31從固定螺紋套筒33中旋出，取出調整永磁體柱34，將永磁體柱34反向放入固定螺紋套筒33中重新旋緊壓板31即可，然后對照干涉圖調整局部面形校正對8的間隙d直到局部面形滿足要求即可，同樣的方法調整所有的局部面形校正對8，直到金屬反射鏡I的鏡面12 的整體面形滿足要求。調整局部面形校正對8的間隙d的調整方法是旋轉螺紋套筒33，使得磁力面形校正部件3相對安裝基板I的安裝螺紋孔21發生位移，調整好間隙d后旋緊固定螺母32。同樣的方法調整其它局部面形校正對8直到整個局部面形校正對陣列9全部發生作用。上述描述都是采用靜態磁力面形校正部件3A進行的靜態面形校正的方法。將上述靜態磁力面形校正部件3A替換為動態磁力面形校正部件3B，就可實現實時的動態面形校正。動態磁力面形校正部件3B與永磁體配對使用形成局部面形校正對8， 動態面形校正不靠調整部面形校正對8的間隙d來實現，而是通過改變在驅動線圈37中電流的大小及方向從而改變動態磁力面形校正部件3B中的磁場來實現，多對局部面形校正對8構成陣列，同時驅動多對局部面形校正對8構成的局部面形校正對陣列9可以用來快速校正快速的環境變化比如大氣湍流帶來的光波場變化。靜態面形校正的依據是干涉圖；動態面形校正依據來自光波前探測器，動態磁力面形校正部件3B作為執行機構。本發明的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的磁力面形校正部件3。本發明的磁力面形校正部件3分為兩種靜態磁力面形校正部件3A和動態磁力面形校正部件3B。靜態磁力面形校正部件3A的構成33為螺紋套筒，螺紋套筒33的內壁和外壁加工成螺紋，外部螺紋與安裝基板I的安裝螺紋孔21配合用于調整局部面形校正對8的間隙d和固定靜態磁力面形校正部件3A用，固定螺母32與螺紋套筒33的外部螺紋配合用來鎖緊靜態磁力面形校正部件3A到安裝基板2上面。34為永磁體柱，永磁體柱34安裝在螺紋套筒33內，壓板31與螺紋套筒33的內部螺紋配合壓緊永磁體柱34，永磁體柱34的安裝方向視需要而定。動態磁力面形校正部件3B的構成壓板31、固定螺母32、33為螺紋套筒作用與靜態磁力面形校正部件3A的相同。37是驅動線圈，38、39是分別是驅動線圈37的正負引線。 36是鐵芯，鐵芯36由高磁導率的材料比如坡莫合金構成，鐵芯36不用像永磁體柱34那樣需要視需要改變磁極的安置方向，金屬反射鏡I面形12的局部高低改變不是靠調整部面形校正對8的間隙d來實現的，而是通過改變在驅動線圈37中電流的大小及方向從而改變動態磁力面形校正部件3B中的磁場來實現的，驅動線圈37中的電流通過正負引線38、39導入。動態磁力面形校正部件3B與永磁體4構成局部面形校正對8，多對局部面形校正對8構成陣列，同時驅動多對局部面形校正對8構成的陣列可以用來快速校正快速的環境變化比如大氣湍流帶來的光波場變化。本發明的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法的應用。本發明涉及一種為校正金屬反射鏡面形的方法，可以用在切削加工后、經過鍍膜等處理過的金屬反射鏡的面形利用動態磁力面形校正部件3B進行靜態磁力校正，從而可以降低金屬反射鏡面形切削加工時的要求；可以減小甚至消除鍍膜對金屬反射鏡面形造成的不可控的影響；可以在光學系統中校正來自其它光學零件比如透鏡等的面形誤差從而提高整個光學系統的成像質量；避免挑選好的零件來裝配造成的浪費。還可以采用動態磁力面形校正部件3B，進行動態面形校正，用來校正來自光學系統之外的因素引起的像質的衰退，比如大氣湍流引起的載有目標的光波場的紊亂。帶有靜態磁力面形校正部件3A的金屬反射鏡組件O作為經過了磁力面形校正的組件可以直接用在光學系統中，也可以針對整個光學系統的要求進行進一步的校正來校正光學系統中來自其它光學零件比如透鏡金屬的面形誤差。本發明通過調節不同對數的局部面形校正對8的間隙d可以獲得不同的靜態面形校正效果，一個具體的例子，利用兩對局部面形校正對8獲得校正效果加工完鋁合金材質的平面反射鏡并且鍍膜后，反射鏡鏡面的整體面形為PV值I. 7 λ (λ = 632. 8nm)，利用本發明的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法校正后，PV值達到O. 8 λ。
權利要求
1.一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置，其特征在于包括局部校正對陣列(9) 和安裝基板(2);所述局部校正對陣列(9)包含有多個局部面形校正對(8)，所述每個局部面形校正對(8)包括永磁體(4)和磁力面形校正部件(3)，所述永磁體(4)和磁力面形校正部件(3)的中心線在一條直線上且兩者之間有間隙d;所述永磁體(4)安裝在金屬反射鏡(1)背面的安裝孔(13)內，磁力面形校正部件(3)安裝在安裝基板(2)的安裝螺紋孔(21) 上；所述磁力面形校正部件(3)分為靜態磁力面形校正部件(3A)和動態磁力面形校正部件 (3B)，動態磁力面形校正部件(3B)或靜態磁力面形校正部件(3A)通過螺紋固定于安裝基板(2)的螺紋安裝孔(21)內，當對金屬反射鏡(I)進行靜態面形校正時，采用靜態磁力面形校正部件(3A);當對金屬反射鏡(I)進行動態面形校正時，采用動態磁力面形校正部件 (3B);所述安裝基板(2)加工有安裝螺紋孔(21)，為金屬反射鏡(I)和磁力面形校正部件(3)提供必要的支撐和約束；所述靜態磁力面形校正部件(3A)由螺紋套筒(33)、固定螺母(32)、壓板(31)和永磁體柱(34)構成；螺紋套筒(33)的內壁和外壁加工成螺紋，外部螺紋與安裝基板(I)的安裝螺紋孔(21)配合用于調整局部面形校正對(8)的間隙d和固定靜態磁力面形校正部件 (3A)用；固定螺母(32)與螺紋套筒(33)的外部螺紋配合用來鎖緊靜態磁力面形校正部件 (3A)到安裝基板(2)上面；永磁體柱(34)安裝在螺紋套筒(33)內，壓板(31)與螺紋套筒(33)的內部螺紋配合壓緊永磁體柱(34)；所述動態磁力面形校正部件(3B)由螺紋套筒(33)、固定螺母(32)、壓板(31)、驅動線圈(37)、鐵芯(36)和正負引線(38,39)構成；螺紋套筒(33)的內壁和外壁加工成螺紋，外部螺紋與安裝基板(I)的安裝螺紋孔(21)配合用于固定動態磁力面形校正部件(3B)用， 固定螺母(32)與螺紋套筒(33)的外部螺紋配合用來鎖緊動態磁力面形校正部件(3B)到安裝基板(2)上面，驅動線圈(37)、鐵芯(36)安裝在螺紋套筒(33)內，壓板(31)與螺紋套筒(33)的內部螺紋配合壓緊驅動線圈(37)、鐵芯(36)，驅動線圈(37)中的電流通過正負引線(38,39)導入。
2.根據權利要求I所述的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置，其特征在于所述安裝基板(2)的材質為磁導率小于100的材料。
3.根據權利要求I所述的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置，其特征在于所述安裝螺紋孔(21)與金屬反射鏡(I)背面的安裝孔(13) —致。
4.一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的方法，其特征在于包括靜態面形校正方法和動態面形校正方法；所述靜態面形校正方法實現步驟如下(1)將多個永磁體(4)固定于金屬反射鏡(I)背面的安裝孔(13)內，靜態磁力面形校正部件(3A)通過螺紋固定于安裝基板(2)的螺紋安裝孔(21)內，金屬反射鏡(I)通過自身的安裝座(11)固定到安裝基板(2)上，金屬反射鏡(I)上安裝完永磁體(4)、安裝基板(2)裝配完靜態磁力校正部件(3A)后，金屬反射鏡(I)和安裝基板(2)裝配為一個整體，形成帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件(O)；(2)然后將帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件(O)通過安裝基板(2)上固定孔(20)整體安裝在調節機構(5)上，調整調節機(5)使金屬反射鏡(I)通過輔助光路(7)的作用在干涉儀中形成干涉圖，根據干涉圖判斷局部面形的高低，決定是否改變靜態磁力面形校正部件(3A)中的永磁體柱(34)的磁極方向，如果需要改變永磁體柱(34)的磁極方向，并不需要將靜態磁力面形校正部件(3A)從安裝基板(2)上取下，只需要把靜態磁力面形校正部件(3A)中的壓板(31)從固定螺紋套筒(33)中旋出，取出調整永磁體柱(34)，將永磁體柱(34)反向放入固定螺紋套筒(33)中重新旋緊壓板(31)即可；(3)最后對照干涉圖調整局部面形校正對(8)中的永磁體(4)和磁力面形校正部件(3)兩者之間的間隙d，直到局部面形滿足要求即可，同樣的方法調整所有的局部面形校正對(8)，直到金屬反射鏡(I)的鏡面(12)的整體面形滿足要求，調整好間隙d后旋緊固定螺母(32)，采用同樣的方法調整其它局部面形校正對(8)，直到整個局部面形校正對陣列(9) 全部發生作用；所述動態面形校正方法(1)將上述靜態磁力面形校正部件(3A)替換為動態磁力面形校正部件(3B)，動態磁力面形校正部件(3B)通過螺紋固定于安裝基板(2)的螺紋安裝孔(21)內，金屬反射鏡(I) 通過自身的安裝座(11)固定到安裝基板2上；金屬反射鏡(I)上安裝完永磁體(4)、安裝基板(2)裝配完靜態磁力校正部件(3A)后，金屬反射鏡(I)和安裝基板(2)裝配為一個整體，形成帶有磁力面形校正部件的金屬反射鏡組件(0)；(2)通過改變在驅動線圈(37)中電流的大小及方向從而改變動態磁力面形校正部件 (3B)中的磁場來改變局部面形校正對(8)的動態磁力面形校正部件(3B)和永磁體(4)之間的相互作用力來改變金屬反射鏡(I)的局部面形，多對局部面形校正對(8)構成陣列，同時驅動多對局部面形校正對(8)構成的局部面形校正對陣列(9)用來快速校正快速的環境變化比如大氣湍流帶來的光波場變化。
5.根據權利要求4所述的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的方法，其特征在于所述調整間隙d的調整方法是旋轉螺紋套筒(33)，使得磁力面形校正部件(3)相對安裝基板(I)的安裝螺紋孔(21)發生位移。
全文摘要
一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法，包含固定金屬反射鏡和安裝磁力面形校正部件用的安裝基板，局部面形校正對陣列包含多對局部面形校正對，局部面形校正對包含永磁體和磁力面形校正部件，永磁體固定于金屬反射鏡背面，磁力面形校正部件固定于安裝基板上，磁力面形校正部件分為靜態磁力面形校正部件和動態磁力面形校正部件兩種，靜態磁力面形校正部件通過調整永磁體柱的磁極方向及調整局部面形校正對的間隙來進行靜態的面形校正；動態磁力面形校正部件通過控制驅動線圈中的電流大小及方向進行動態面形校正；本發明的一種利用磁力校正金屬反射鏡面形的裝置及方法能夠對加工好的金屬反射鏡面形進行校正，還可以動態、快速校正快速的環境因素帶來的像質衰退。
文檔編號G02B7/185GK102608728SQ201210091838
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者廖勝, 時全領, 李華, 李強, 王萬平, 陳為, 韓維強, 魏宏剛, 魏紅艷 申請人:中國科學院光電技術研究所