CN109407263A - 一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法 - Google Patents

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李娟�
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Abstract

一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法，首先采用自准直检测光路建立光学基准面；其次，采用Offner检测光路单独检测主镜；第三，利用中间像面结合主镜检测装调次镜；第四，利用三镜与次镜联调，五角棱镜法测量出射光平行度；最后，在光学系统中安装折入平面镜和转出平面镜。本发明解决了全反离轴光学系统由于存在偏心和倾斜，对于反射镜的空间定位、角度控制以及空间基准的建立十分困难，装调过程须反复迭代的问题。

Description

一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法
技术领域
本发明涉及一种光学系统的装调方法，特别是一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法。
背景技术
红外准直光学系统多采用透射式光学系统，虽然视场可以比较大，但是口径受限于红外材料的工艺水平，同时色差难以校正；另外单片离轴抛物面光学系统也是比较常用的红外准直光学系统，其受限于元件数目少，像差校正困难，难以实现大视场。全反离轴光学系统，通过三片反射镜的空间离轴设计，兼顾大视场和长焦距，同时由于反射不引入色差，满足宽光谱测试的需求。
透射式和单片式光学系统的光学装调采用传统装调工艺即可，但是全反离轴光学系统由于存在偏心和倾斜，对于反射镜的空间定位和角度控制带来了非常大的困难，特别是空间基准的建立，更是需要在设计装调过程中进行一体化设计与综合考虑。
发明内容
本发明目的在于提供一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法，解决全反离轴光学系统由于存在偏心和倾斜，对于反射镜的空间定位、角度控制以及空间基准的建立十分困难，装调过程须反复迭代的问题。
一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法的具体步骤为：
第一步光学基准的建立与倾斜变换
首先，使用高度尺确定光轴中心高，并将所有反射镜的中心高都统一；当主镜存在特定角度的倾斜时，则后续的次镜、三镜都倾斜相同的角度。为保证系统机械轴与光学轴的统一，以及出射光束沿机械轴正入射被测仪器，在建立水平光学基准后，将标准平面镜反向转动相同的角度以补偿整机的视场角度倾斜。
第二步主镜的装校
主镜的装校按照主镜检测图，使用offner补偿器+标准平面镜自准直检测，标准平面镜面垂直于主镜入射光轴。调整主镜的位置及角度，使检测结果达到主镜单检的状态。
第三步次镜的装校
次镜加入光轴后在后续光路中形成一个焦点像，将该焦点像作为后续装调过程中的标定点，利用阴影仪和干涉仪的计算机辅助装调算法将次镜调整至良好成像，则次镜调整完毕。
第四步次镜与三镜的联合装校
次镜与三镜的联合装校，以调整三镜为主，首先使用阴影仪找寻系统焦点，利用干涉仪的Zernike像差分解参数辅助装校，调整三镜的俯仰角和方位角后，使用次镜将像点移回系统焦点处，直至整个系统的像质达到要求；随后按归一化视场分布测试轴外视场的成像质量。
第五步折入平面镜的装校
折入平面镜的镜面绷十字线，整体罩壳上呈喇叭形的消光罩前后绷十字丝，在光学系统的理论焦点位置处放置阴影仪，利用“三点成一线”调整折入平面镜折转角度。
第六步转出平面镜的装校
转出平面镜的的镜面绷十字线，整体罩壳上消光罩前后绷十字丝，在焦面位置放置经纬仪或自准直望远镜，通过目镜十字丝，调整折转平面镜的位置及角度，将三个绷好的十字丝调整重合。
至此，完成了全反离轴准直光学系统的高精度装调。
本发明解决了全反离轴光学系统由于存在偏心和倾斜，对于反射镜的空间定位、角度控制以及空间基准的建立十分困难，装调过程须反复迭代的问题。
附图说明
图1一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的光学系统结构示意图；
图2一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的建立基准平面的光路示意图；
图3一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的主镜装校调试光路示意图；
图4一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的次镜装校调试光路示意图；
图5一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的主系统检测光路示意图；
图6一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的折入平面镜装校光路示意图；
图7一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法所述的转出平面镜装校光路示意图。
1.折入平面镜 2.三镜 3.次镜 4.主镜 5.转出平面镜 6.标准平面镜 7.经纬仪8.阴影仪 9.消光罩
具体实施方式
一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法的具体步骤为：
第一步光学基准的建立与倾斜变换
首先，使用高度尺确定光轴中心高，并将所有反射镜的中心高都统一；主镜4存在0.4°的倾斜，则后续的次镜3、三镜2都倾斜0.4°。为保证系统机械轴与光学轴的统一，以及出射光束沿机械轴正入射被测仪器，在建立水平光学基准后，将标准平面镜6反向转动0.4°以补偿整机的视场角度倾斜。
第二步主镜4的装校
主镜4的装校按照主镜4检测图，使用offner补偿+平面镜自准直检测，只是标准平面镜6的位置不需要在系统出瞳位置上，要求装校结果恢复主镜4单检的状态。
第三步次镜3的装校
次镜3加入光轴后在后续光路中形成一个焦点像，将该焦点像作为后续装调过程中的标定点，利用阴影仪8和干涉仪的计算机辅助装调算法将次镜3调整至良好成像，则次镜3调整完毕。
第四步次镜3与三镜2的联合装校
次镜3与三镜2的联合装校，以调整三镜2为主，首先使用阴影仪8找寻系统焦点，利用干涉仪的Zernike像差分解参数辅助装校，调整三镜2的俯仰角和方位角后，使用次镜3将像点移回系统焦点处，直至整个系统的像质达到要求；随后按归一化视场分布测试轴外视场的成像质量。
第五步折入平面镜1的装校
折入平面镜1的镜面绷十字线，整体罩壳上呈喇叭形的消光罩9前后绷十字丝，在光学系统的理论焦点位置处放置阴影仪8，利用“三点成一线”调整折入平面镜1折转角度。
第六步转出平面镜5的装校
转出平面镜5的的镜面绷十字线，整体罩壳上消光罩9前后绷十字丝，在焦面位置放置经纬仪7或自准直望远镜，通过目镜十字丝，调整折转平面镜的位置及角度，将三个绷好的十字丝调整重合。
至此完成全反离轴准直光学系统的高精度装调。

Claims (3)

1.一种全反离轴准直光学系统的高精度装调方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 光学基准的建立与倾斜变换
首先，使用高度尺确定光轴中心高，并将所有反射镜的中心高都统一；主镜(4)存在特定角度的倾斜，则后续的次镜(3)、三镜(2)都倾斜相同角度；为保证系统机械轴与光学轴的统一，以及出射光束沿机械轴正入射被测仪器，在建立水平光学基准后，将标准平面镜(6)反向转动相同角度，以补偿整机的视场角度倾斜；
第二步 主镜(4)的装校
主镜(4)的装校按照主镜(4)检测图，使用offner补偿+平面镜自准直检测，只是标准平面镜(6)的位置不需要在系统出瞳位置上，要求装校结果恢复主镜(4)单检的状态；
第三步 次镜(3)的装校
次镜(3)加入光轴后在后续光路中形成一个焦点像，将该焦点像作为后续装调过程中的标定点，利用阴影仪(8)和干涉仪的计算机辅助装调算法将次镜(3)调整至良好成像，则次镜(3)调整完毕；
第四步 次镜(3)与三镜(2)的联合装校
次镜(3)与三镜(2)的联合装校，以调整三镜(2)为主，首先使用阴影仪(8)找寻系统焦点，利用干涉仪的Zernike像差分解参数辅助装校，调整三镜(2)的俯仰角和方位角后，使用次镜(3)将像点移回系统焦点处，直至整个系统的像质达到要求；随后按归一化视场分布测试轴外视场的成像质量；
第五步 折入平面镜(1)的装校
折入平面镜(1)的镜面绷十字线，整体罩壳上的消光罩(9)前后绷十字丝，在光学系统的理论焦点位置处放置阴影仪(8)，利用“三点成一线”调整折入平面镜(1)折转角度；
第六步 转出平面镜(5)的装校
转出平面镜(5)的的镜面绷十字线，整体罩壳上消光罩(9)前后绷十字丝，在焦面位置放置经纬仪(7)或自准直望远镜，通过目镜十字丝，调整折转平面镜的位置及角度，将三个绷好的十字丝调整重合；
至此完成全反离轴准直光学系统的高精度装调。
2.如权利要求1所述的全反离轴准直光学系统的高精度装调方法，其特征在于：主镜(4)倾斜0.4°，则后续的次镜(3)、三镜(2)都倾斜0.4°；为保证系统机械轴与光学轴的统一，以及出射光束沿机械轴正入射被测仪器，在建立水平光学基准后，将标准平面镜(6)反向转动0.4°。
3.如权利要求1或2所述的全反离轴准直光学系统的高精度装调方法，其特征在于所述整体罩壳上的消光罩(9)呈喇叭形。
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