[發明專利]反射式同心光學系統的快速裝調方法

有效

• 申請號: 201410116653.6
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103941415A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 金輝;馬洪濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62;G02B27/30;G02B7/182;G01B11/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及光學系統的裝調技術領域，具體涉及一種反射式同心光學系統的快速裝調方法。

背景技術

隨著航空、航天光學影像技術的快速發展，反射式同心光學系統以它光利用率高、有效口徑大、結構輕便等特點得到了廣泛的應用。同心光學系統由一系列具有一個公共球心的折、反射球面光學元件組成，顯然包含光軸的任一平面均為系統的對稱平面，過球心的任一條直線都是系統的回轉對稱軸。

現有的反射式同心光學系統的裝調方法為波前法，即采用干涉儀對反射式同心光學系統的波像差進行實時測量，根據測量數據，應用光學設計軟件實時計算指導裝調。該方法存在以下缺陷：1、裝調過程需要干涉儀實時監控測量，對裝調環境要求很高、很嚴格；2、裝調過程需要實時測量實時計算，裝調過程復雜、時間長，一般需要三到四人、四十個以上的工作日；3、無法精確定位各各光學元件的光軸位置，即無法快速確定單元件的調整方向。

發明內容

為了解決現有采用波前法裝調反射式同心光學系統存在的裝調環境要求高、過程復雜、效率和精度低的問題，本發明提供一種反射式同心光學系統的快速裝調方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的反射式同心光學系統的快速裝調方法，該方法的條件和步驟如下：

步驟一、自準直儀的自準直光從入射狹縫入射經過反射式同心光學系統到達探測器平面中心，入射狹縫中心與探測器平面中心的連線即為反射式同心光學系統裝調的軸線；

步驟二、通過自準直儀對準反射式同心光學系統裝調的軸線，調整定位球使其球心位于軸線上，定位球的球心即為反射式同心光學系統的光學元件安裝時的球心位置；

步驟三、通過自準直儀分別測定主鏡和三鏡的球心，再利用自準直儀的自準直像通過定位球分別定位主鏡和三鏡的空間位置并確定它們的五個自由度；

步驟四、按照測定后的光學元件的球心位置裝配反射式同心光學系統。

所述反射式同心光學系統中的三個光學元件的球心均位于同一點，主鏡和三鏡均為凹面反射鏡，主鏡和三鏡的曲率中心均位于同一點，主鏡和三鏡的軸線均位于同一平面上。

本發明的有益效果是：本發明通過空間光學測量和定位球的方法對反射式同心光學系統進行了快速裝調，提高了裝調效率，裝調效率比現有的波前法可提高幾十倍，并且給出了單個光學元件光軸的精確位置，大大提升了裝調過程的直觀性，為系統裝調提供了指向，該方法對裝調的溫度環境、振動環境都沒有特殊的要求，大大提供了可操作性。

附圖說明

圖1為采用自準直儀測定反射式同心光學系統裝調的軸線的過程示意圖。

圖2為采用自準直儀測定反射式同心光學系統的光學元件安裝時的球心位置的過程示意圖。

圖3為采用自準直儀定位主鏡和三鏡空間位置的示意圖。

圖中：1、自準直儀，2、定位球，3、主鏡，4、三鏡，5、入射狹縫，6、探測器，7、軸線。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明的反射式同心光學系統的快速裝調方法，由以下步驟實現：

步驟一、測定反射式同心光學系統裝調的軸線7

如圖1所示，自準直儀1的自準直光從入射狹縫5入射經過反射式同心光學系統到達探測器6平面中心，入射狹縫5中心與探測器6平面中心的連線即為反射式同心光學系統裝調的軸線7，通過軸線7可以確定反射式同心光學系統的五個自由度、三個偏移和兩個角度；

步驟二、測定反射式同心光學系統的光學元件安裝時的球心位置

如圖2所示，通過自準直儀1對準反射式同心光學系統裝調的軸線7，調整定位球2使其球心位于軸線7上，此時，定位球2的球心即為反射式同心光學系統的光學元件安裝時的球心位置；

步驟三、測定主鏡3的球心并定位

如圖3所示，反射式同心光學系統中的三個光學元件的球心均位于同一點，其中，主鏡3和三鏡4均為凹面反射鏡，主鏡3和三鏡4的曲率中心均位于同一點，主鏡3和三鏡4的軸線均位于同一平面上；

通過自準直儀1測定主鏡3的球心，利用自準直儀1的自準直像通過定位球2定位主鏡3的空間位置并確定它的五個自由度；

步驟四、測定三鏡4的球心并定位

通過自準直儀1測定三鏡4的球心，利用自準直儀1的自準直像通過定位球2定位三鏡4的空間位置并確定它的五個自由度；

步驟五、反射式同心光學系統的裝配

按照測定后的光學元件的球心位置裝配反射式同心光學系統。

本發明依據反射式同心光學系統的光學元件共球心的特點，應用自準直儀1和定位球2對反射式同心光學系統進行快速裝調。