[發(fā)明專利]一種大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出方法

有效

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• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103499330A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜建祥;宗肖穎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出的方法，特別是采用光學干涉技術(shù)來實現(xiàn)的方法。在涉及反射式空間光學遙感器的裝調(diào)和測試中有著重要的應用。

背景技術(shù)

大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出的方法在引出精度上有秒級的精度主要是利用了測試光路中干涉儀接收到的光波波前彗差對大口徑凹非球面反射鏡相對于干涉儀出射的平行光束的傾斜量非常敏感的特性，從而實現(xiàn)了頂點法線的高精度的引出。現(xiàn)有的技術(shù)一是利用比對由大口徑凹非球面反射鏡反射回去的光斑是否在干涉儀CCD的中心來判斷，精度受到人眼和CCD像元尺寸的限制。二是通過定心儀加誒一傳感器的方式，將被測鏡放在定心儀上，位移傳感器測量鏡面邊緣處的位移，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺并調(diào)整被測鏡使得位移傳感器的位移測量值變化量在允許的公差范圍內(nèi)，達到這個要求之后，轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸方向就是被測鏡的頂點法線方向，最后將轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸的方向引出即可。這種方法不足之處是引出精度受到轉(zhuǎn)臺端跳和徑跳精度的限制，光軸的引出精度一般在1′左右。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出的方法；該方法使用干涉儀接收到的光波波前彗差對被測凹非球面反射鏡的傾斜量非常敏感的特性，利用光學設(shè)計軟件仿真計算，還有經(jīng)緯儀的高精度測角，提高了法線引出精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出方法，包括下列步驟：

1）將光學干涉儀、標準球面反射鏡、被測凹非球面反射鏡、經(jīng)緯儀從左到右依次同軸放置，且標準球面反射鏡的球心與被測凹非球面反射鏡的焦點重合；

2）調(diào)整被測凹非球面反射鏡的俯仰、傾斜，在水平和豎直方向平移調(diào)整被測凹非球面反射鏡和標準球面反射鏡，使得光學干涉儀接收到由被測凹非球面反射鏡反射回來的光束波前的Zernike多項式擬合系數(shù)的第5、6項系數(shù)值為0～0.04λ，第7、8項系數(shù)值為0～0.02λ，其中λ為光學干涉儀發(fā)出的光的波長；

3）記錄光學干涉儀接收到的由被測凹非球面反射鏡反射回來的光束波前的Zernike多項式擬合系數(shù)的第5、6項系數(shù)和第7、8項系數(shù)的具體值；建立光路模型，將被測凹非球面反射鏡的俯仰角度、傾斜角度，以及被測凹非球面反射鏡和標準球面反射鏡的水平、豎直方向的平移量作為變量，將模型出瞳處的Zernike多項式擬合系數(shù)的第5、6項系數(shù)以及第7、8項系數(shù)作為優(yōu)化操作數(shù)進行優(yōu)化，得到被測凹非球面反射鏡相對于光學干涉儀出射的平行光束方向的俯仰和傾斜的實際角度，以及被測凹非球面反射鏡相對于光學干涉儀出射的平行光束方向的水平和豎直方向的實際平移量；

4）對步驟3）優(yōu)化得到的被測凹非球面反射鏡相對于光學干涉儀出射的平行光束方向的俯仰和傾斜的實際角度進行判斷；如果該實際角度不滿足法線引出精度閾值，則跳回至步驟2）；直至得到滿足法線引出精度的角度，并進入步驟5）；

5）利用經(jīng)緯儀瞄光學干涉儀出射的平行光束，記錄經(jīng)緯儀的讀數(shù)，并作為被測凹非球面反射鏡頂點法線方向的水平和俯仰角度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

隨著空間遙感器的發(fā)展，大口徑、長焦距、高質(zhì)量的像質(zhì)已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢。這意味著對光學鏡頭的裝調(diào)精度提出了更高的要求。眾多反射式光學鏡頭的裝調(diào)基準就是其凹非球面主鏡的頂點法線，頂點法線方向的引出精度直接影響到了光學鏡頭像質(zhì)的好壞，利用本方法保證了其引出精度，為反射式光學鏡頭高質(zhì)量的裝調(diào)奠定了基礎(chǔ)。大口徑凹非球面反射鏡頂點法線光學引出的方法在引出精度上有秒級的精度主要是利用了測試光路中干涉儀接收到的光波波前彗差對大口徑凹非球面反射鏡相對于干涉儀出射的平行光束的傾斜量非常敏感的特性，因此大大增加了法線引出精度，本方法已經(jīng)應用在了多個大口徑反射式光學鏡頭的裝調(diào)中，為期間的各種高精度的測試提供了基準，保證了裝調(diào)的質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的實施示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明采用的硬件包括光學干涉儀1、標準球面反射鏡2、被測凹非球面反射鏡3、經(jīng)緯儀4。