[發明專利]離軸三反射光學系統裝調中光軸變換方法

有效

• 申請號: 200710044177.1
• 申請日: 2007-07-25
• 公開（公告）號: CN101101381A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 羅勇;孫勝利;王敬;孫麗葳;張朋軍;肖金才;胡亭亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術領域：

本發明涉及一種離軸三反射光學系統裝調中光軸變換方法，具體地說，是指在離軸三反射光學系統裝調過程中對光學調整架各維的調整量在系統設計光軸方向上進行分解變換，消除裝調過程中實際系統和設計模型的差異，從而加速離軸三反射光學系統裝調過程的方法。

背景技術：

隨著空間光學遙感器的廣泛應用和飛速發展，其光學系統的結構由傳統的共軸系統發展到了離軸系統。其中離軸三反射系統無中心遮擋，能量利用率高，雜光少，可以實現大視場、大相對孔徑，已得到廣泛的關注。由于離軸三反射光學系統結構的復雜化，考慮到鏡面加工和系統裝調的空間擺放等問題，實際設計加工出來的光學系統的光軸和水平方向一般存在夾角；而同時受光學平臺等裝調空間位置限制以及機械加工水平和裝配工藝的限制，用于系統裝調的光學調整架的各維調整量往往是在平行與光學平臺的水平方向；因此，無法實現在光學設計軟件中設計的理想狀態進行裝調。

目前一般采用計算機輔助裝調的方法對離軸三反射光學系統進行裝調，計算機輔助裝調仿真計算出來的失調量在光軸方向，由于光學調整架的各維調整量方向與系統光軸之間存在夾角，忽略二者之間的差異會影響系統裝調過程的收斂速度，使系統裝調過程變慢甚至發散。

在離軸三反射光學系統裝調過程中對光學調整架各維的調整量在系統設計光軸方向上進行分解變換，量化系統光軸坐標系下各維調整量和實際裝調過程中光學調整架各維調整量之間的映射變換關系，可以消除裝調過程中設計模型和實際系統的差異，從而，加速離軸三反射光學系統的裝調過程。

發明內容：

本發明的目的就是要提供一種基于坐標系分解變換，對離軸三反射光學系統計算機輔助裝調過程中光軸的變換校正處理方法。

本發明的技術方案如下：

根據本發明的一種離軸三反射光學系統裝調中光軸變換方法，其步驟包括：先對三維平移調整量在光軸方向上進行分解變換；并對二維旋轉調整量與光軸夾角進行分解校正處理；然后建立系統光軸坐標系和調整架直角坐標系之間的映射關系。

所說的平移調整量在光軸方向上的分解變換，是利用解直角三角形的方法進行，將傾斜的光軸坐標系下的平移調整量作為直角三角形的斜邊，按照直角三角形邊與角的關系分解到兩個直角邊上；

所說的旋轉調整量與光軸夾角的分解校正處理，是利用坐標系空間旋轉變換關系進行；

進一步，所說的坐標系空間旋轉變換，是利用坐標旋轉變換矩陣來實現；

所說的建立系統光軸坐標系和調整架直角坐標系之間的映射關系，是通過解方程組和進行坐標逆變換；

進一步，所說的方程組是將平移調整量的分解變換和旋轉調整量的分解處理所得的結果進行綜合，所得到的方程組。

本發明的優點是：

1.對三維平移調整量在光軸方向上進行分解變換，消除了由于系統光軸方向和平移調整量所在直角坐標系之間存在夾角所造成的平移調整誤差；

2.對二維旋轉調整量與光軸夾角進行分解校正處理，消除了由于系統光軸方向和旋轉調整量所在直角坐標系之間存在夾角所造成的旋轉調整誤差；

3.綜合平移調整量的分解變換和旋轉調整量的分解校正處理方法，通過解方程組建立了系統光軸坐標系和調整架直角坐標系之間的映射關系，可以使離軸三反射光學系統計算機輔助裝調的計算結果和系統實際的裝調量吻合，從而加速裝調過程的收斂。

附圖說明：

圖1為本發明的離軸三反射光學系統裝調中光軸變換步驟示意圖；

圖2為一實施例的某離軸三反射光學系統裝調中系統光軸和調整架坐標系關系示意圖；

圖3為本發明中的平移調整量在光軸方向上的分解變換示意圖；

圖4為本發明中的旋轉調整量與光軸夾角的分解校正處理示意圖。

具體實施方式：

下面結合圖1～圖4對本發明的離軸三反射光學系統裝調中光軸變換方法的具體實施方式作詳細說明：

如圖1所示，本發明的離軸三反射光學系統裝調中的光軸變換，包括：對三維平移調整量在光軸方向上的分解變換步驟1；對二維旋轉調整量與光軸夾角的分解校正處理步驟2；建立系統光軸坐標系和調整架直角坐標系之間映射關系的步驟3。

如圖2所示，在系統裝調中：系統光軸和調整架直角坐標系之間在水平方向存在夾角10度，調整架各維調整量均在直角坐標系中，下面結合步驟1、2和步驟3對該離軸三反射光學系統裝調進行光軸變換分析：