CN106371202A - 用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置及装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置及装调方法，装置包括框架，设于框架一侧上部的第一离轴反射镜，和设于框架另一侧下部的第二离轴反射镜，其特征在于框架上设有辅助装调机构，该辅助装调机构包括位于第一离轴反射镜下方设有激光平行光管、位于第二离轴反射镜位置设有第一平面反射镜，与第一平面反射镜处于同一水平位置框架外侧设有第一立方棱镜，第一立方棱镜上方的框架上设有第二立方棱镜，第二立方棱镜与第一离轴反射镜之间的框架上设有第二平面反射镜。解决长出瞳无焦离轴两反望远系统装调繁琐、难度大的问题，结构简单、成本低、易于装调。

Description

用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置及装调方法

技术领域

本发明属于空间光学遥感技术领域，具体涉及一种能对高通量长波红外空间调制型成像光谱仪长出瞳无焦离轴两反望远系统进行立体装调的装置及方法。

背景技术

成像光谱仪能够同时获取目标的空间和光谱信息，是一种“图谱合一”的光学成像仪器，在航空航天遥感、军事侦察以及农业、环境监测等方面具有广泛的应用。典型的成像光谱仪由前置望远光学系统、干涉成像系统和探测器三部分构成。前置望远光学系统用于将目标场景图像传递到干涉成像系统的入瞳处，其性能直接影响光谱成像仪的主要技术指标。为了满足高分辨率、无相邻像元间光谱混迭的要求，成像光谱仪的前置望远光学系统通常采用离轴反射式结构，与透射式和折反式系统相比，离轴反射式光学系统仅采用两反元件，系统无色差，具有工作波段宽、无色差、结构紧凑等优点。另外现有技术中，只有卡氏系统的装调方法，考虑到镜面加工和系统装调的空间摆放等问题，实际设计加工出来的光学系统的光轴和设计值之间一般存在夹角，同时受到装调空间位置限制以及机械加工水平、装配工艺等限制，用于系统装调的调整支架是在平行于光学平台的水平方向上进行调整的，无法以实际使用的状态进行装调，导致现有的离轴反射式光学系统的装调方法繁琐、装调难度比较大，并需要特别有经验的调试者通过多次重复调试才能完成，装调效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能对高通量长波红外空间调制型成像光谱仪长出瞳无焦离轴两反望远系统进行立体装调的装置以及基于该装置进行装调的方法。

本发明涉及的长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置及方法，是为了能应用到高通量长波红外空间调制型成像光谱仪的长出瞳无焦离轴两反望远系统的装调，并能方便地与后置成像系统入瞳匹配，使前置离轴两反望远系统的出瞳能够进入干涉体并与其匹配，要求离轴望远系统设计时具有长出瞳（50mm~300mm）；另外还要求高通量空间调制型光谱仪的望远系统出射光为平行光，否则对干涉条纹的读取会产生较大影响，因此必须采用无焦设计，使出射光和入射光均为平行光。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于长出瞳无焦离轴两反望远系统的立体装调装置，包括框架，设于框架一侧上部的第一离轴反射镜，和设于框架另一侧下部的第二离轴反射镜，其特征在于框架上设有辅助装调机构，该辅助装调机构包括位于第一离轴反射镜下方的激光平行光管、位于第二离轴反射镜位置的第一平面反射镜，与第一平面反射镜同处于同一水平位置的框架外侧的第一立方棱镜，位于第一立方棱镜上方的框架上的第二立方棱镜，位于第二立方棱镜与第一离轴反射镜之间的框架上的第二平面反射镜。以便通过辅助装调机构构成的光路，对第一、第二离轴反射镜进行装调及定位。

所述第一平面反射镜与第二离轴反射镜的接口及加工精度相同。

所述长出瞳无焦离轴两反望远系统的长出瞳范围为50mm~200mm。

所述长出瞳无焦离轴两反望远系统为无焦设计系统，其入射光和出射光均为平行光。

所述激光平行光管为带有可见光CCD的激光平行光管，并与观察激光的自准直像的监视器相连。

本发明提供的基于上述用于离轴两反望远系统立体装调装置进行离轴两反望远系统装调的方法，经过下列步骤：

1）将第一平面反射镜安装在框架下部的一侧，同时将激光平行光管安装在框架下部的另一侧，调整激光平行光管，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，将激光平行光管固定在框架上；

2）取下步骤1）的第一平面反射镜，并在安装第一平面反射镜位置的框架外侧安装第一立方棱镜，让激光平行光管出射的平行光入射第一立方棱镜，调整第一立方棱镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光反射，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第一立方棱镜；

3）将第二立方棱镜固定在第一立方棱镜上方的框架上，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜后，调整第二立方棱镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜分光反射，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二立方棱镜；

4）将第二平面反射镜安装在第二立方棱镜与第一离轴反射镜之间的框架上，让激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜，再经第二立方棱镜分光透射到达第二平面反射镜后，调整第二平面反射镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜分光透射到达第二平面反射镜，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二平面反射镜，至此，完成辅助工装装调；

5）将第二离轴反射镜安装在与步骤1）第一平面反射镜相同位置的框架上，将第一离轴反射镜安装在激光平行光管上方的框架上，固定第二离轴反射镜，调整第一离轴反射镜，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像，且自准直像与十字分划重合后，固定第一离轴反射镜；至此，完成长出瞳无焦离轴两反望远系统的装调。

所述第一离轴反射镜的调整是通过加装垫片的方式，来调整第一离轴反射镜的方位和旋转角度的。

所述激光平行光管中的可见光CCD接收到的自准直像，均显示在与该激光平行光管相连的监视器上。

本发明的有益效果是：

本发明采用立体式装调装置，也就是在产品的结构框架下，无需对每块离轴反射镜进行一体化固定，而是直接在固定产品的框架上设置辅助装调机构、并逐一装调完毕后，即可直接对离轴反射镜进行调校、固定。即不在一个水平上进行调校，而是在立体空间下进行调校，因此，不受光谱仪体积限制，极为方便地实现长出瞳无焦离轴反射镜系统的安装、调校，同时也减轻了系统的重量。从根本上解决了现有长出瞳无焦离轴两反装调方法繁琐、装调难度较大的问题。本发明具有结构简单，制造难度和制造成本低，易于装调等优点。

本发明适用于高通量长波红外空间调制型成像光谱仪，能够很好地与后置的成像系统的入瞳匹配，这里要求望远系统设计时要求长出瞳（50mm-300mm）。由于高通量空间调制型光谱仪要求望远系统出射光为平行光，否则对干涉条纹的读取会产生较大影响，所以这里采用无焦系统设计，即出射光和入射光均为平行光。

附图说明

图1为本发明用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置及光路示意图；

图2为本发明装调方法步骤示意图。

图中：1.第一离轴反射镜；2.第二离轴反射镜；3.出瞳；4.第一平面反射镜；5.框架；6.激光平行光管；7.第一立方棱镜；8.第二立方棱镜；9.第二平面反射镜。

具体实施方式

以下结合附图、实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本发明提供的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，包括框架5，设于框架5右侧上部的第一离轴反射镜1，和设于框架5左侧下部的第二离轴反射镜2，框架5上设有辅助装调机构，该辅助装调机构包括位于第一离轴反射镜1下方的激光平行光管6（该激光平行光管6带有长出瞳3）、位于第二离轴反射镜2位置的第一平面反射镜4，与第一平面反射镜4处于同一水平位置的框架5外侧设有第一立方棱镜7，第一立方棱镜7上方的框架5上设有第二立方棱镜8，第二立方棱镜8与第一离轴反射镜1之间的框架5上设有第二平面反射镜9，以便通过辅助装调机构构成的光路，对第一、第二离轴反射镜1、2进行装调及定位；所述第一平面反射镜4与第二离轴反射镜2的接口及加工精度相同；所述长出瞳无焦离轴两反望远系统的长出瞳3范围为50~200mm；所述长出瞳无焦离轴两反望远系统为无焦设计系统，其入射光和出射光均为平行光；所述激光平行光管为带有可见光CCD的激光平行光管，并与观察激光的自准直像的监视器相连，如图1。

如图2，本发明提供的基于上述用于离轴两反望远系统立体装调装置进行离轴两反望远系统装调的方法，经过下列步骤：

1）将第一平面反射镜4安装在框架5下部的左侧，同时将激光平行光管6安装在框架5下部的右侧，调整激光平行光管6，直至激光平行光管6中的可见光CCD接收到自准直像后，将激光平行光管6固定在框架5上；

2）取下步骤1）的第一平面反射镜4，并在安装第一平面反射镜4位置的框架5外侧安装第一立方棱镜7，让激光平行光管6出射的平行光入射到第一立方棱镜7，调整第一立方棱镜7，使激光平行光管6出射的激光经第一立方棱镜7分光反射，直至激光平行光管6中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第一立方棱镜7；

3）将第二立方棱镜8固定在第一立方棱镜7上方的框架5上，使激光平行光管6出射的激光经第一立方棱镜7分光透射到达第二立方棱镜8后，调整第二立方棱镜8，使激光平行光管6出射的激光经第一立方棱镜7分光透射到达第二立方棱镜8分光反射，直至激光平行光管6中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二立方棱镜8；

4）将第二平面反射镜9安装在第二立方棱镜8与第一离轴反射镜1之间的框架5上，让激光平行光管6出射的激光经第一立方棱镜7分光透射到达第二立方棱镜8，再经第二立方棱镜8分光透射到达第二平面反射镜9后，调整第二平面反射镜9，使激光平行光管6出射的激光经第一立方棱镜7分光透射到达第二立方棱镜8分光透射到达第二平面反射镜9，直至激光平行光管6中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二平面反射镜9，至此，完成辅助工装装调；

5）将第二离轴反射镜2安装在与步骤1）第一平面反射镜4相同位置的框架5上，固定第二离轴反射镜2；将第一离轴反射镜1安装在激光平行光管6上方的框架5上，调整第一离轴反射镜1，直至激光平行光管6中的可见光CCD接收到自准直像，且自准直像与十字分划重合后，固定第一离轴反射镜1，完成长出瞳无焦两离轴反射镜的装调。

所述第一离轴反射镜1的调整是通过加装垫片的方式，来调整第一离轴反射镜1的方位和旋转角度的；所述激光平行光管6中的可见光CCD接收到的自准直像，均显示在与该激光平行光管6相连的监视器上。

本实施例的放大倍率2倍，出瞳口径50mm，出瞳距离300mm，视场2.74°× 3.43°；

表1 第一、第二离轴反射镜尺寸参数表

名称	尺寸（mm）	厚度（mm）	离轴量（mm）	材料
					第一离轴反射镜（1）	150×138	——	145	铝
第二离轴反射镜（2）	100×84	——	60	铝

实施例2

显然，本发明也可应用于出瞳距离为200mm的长出瞳无焦离轴两反望远系统的装调，其装调装置及步骤同实施例1。

实施例3

本发明还可应用于出瞳距离为50mm的长出瞳无焦离轴离轴两反望远系统的装调，其装调装置及步骤同实施例1。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，包括框架，设于框架一侧上部的第一离轴反射镜，和设于框架另一侧下部的第二离轴反射镜，其特征在于框架上设有辅助装调机构，该辅助装调机构包括位于第一离轴反射镜下方的激光平行光管、位于第二离轴反射镜位置的第一平面反射镜，与第一平面反射镜同处于同一水平位置的框架外侧的第一立方棱镜，位于第一立方棱镜上方的框架上的第二立方棱镜，位于第二立方棱镜与第一离轴反射镜之间的框架上的第二平面反射镜。

2.如权利要求1所述的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，其特征在于所述第一平面反射镜与第二离轴反射镜的接口及加工精度相同。

3.如权利要求1所述的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，其特征在于所述长出瞳无焦离轴两反望远系统的长出瞳范围为50mm~200mm。

4.如权利要求1所述的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，其特征在于所述长出瞳无焦离轴两反望远系统为无焦设计系统，其入射光和出射光均为平行光。

5.如权利要求1所述的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置，其特征在于所述激光平行光管为带有可见光CCD的激光平行光管，并与观察激光的自准直像的监视器相连。

6.一种基于权利要求1所述的用于长出瞳无焦离轴两反望远系统立体装调装置进行离轴两反望远系统装调的方法，其特征在于经过下列步骤：

1）将第一平面反射镜安装在框架下部的一侧，同时将激光平行光管安装在框架下部的另一侧，调整激光平行光管，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，将激光平行光管固定在框架上；

2）取下步骤1）的第一平面反射镜，并在安装第一平面反射镜位置的框架外侧安装第一立方棱镜，让激光平行光管出射的平行光入射第一立方棱镜，调整第一立方棱镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光反射，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第一立方棱镜；

3）将第二立方棱镜固定在第一立方棱镜上方的框架上，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜后，调整第二立方棱镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜分光反射，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二立方棱镜；

4）将第二平面反射镜安装在第二立方棱镜与第一离轴反射镜之间的框架上，让激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜，再经第二立方棱镜分光透射到达第二平面反射镜后，调整第二平面反射镜，使激光平行光管出射的激光经第一立方棱镜分光透射到达第二立方棱镜分光透射到达第二平面反射镜，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像后，固定第二平面反射镜，至此，完成辅助工装装调；

5）将第二离轴反射镜安装在与步骤1）第一平面反射镜相同位置的框架上，将第一离轴反射镜安装在激光平行光管上方的框架上，固定第二离轴反射镜，调整第一离轴反射镜，直至激光平行光管中的可见光CCD接收到自准直像，且自准直像与十字分划重合后，固定第一离轴反射镜；至此，完成长出瞳无焦离轴两反望远系统的装调。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述第一离轴反射镜的调整是通过加装垫片的方式，来调整第一离轴反射镜的方位和旋转角度的。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述激光平行光管中的可见光CCD接收到的自准直像，均显示在与该激光平行光管相连的监视器上。