[發(fā)明專利]實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104181670B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張學(xué)敏;宋興;候小華;李華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)精密裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光學(xué)系統(tǒng)多樣化的發(fā)展，從傳統(tǒng)同軸光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展到離軸光學(xué)系統(tǒng)，再到現(xiàn)在的偏軸光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)形式的日益復(fù)雜，使得裝調(diào)難度增大，對于離軸光學(xué)系統(tǒng)，由于離軸光學(xué)元件不具有光軸中心部分，因此利用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)定中心軸的方法無法實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整，從而無法保證系統(tǒng)的最終成像質(zhì)量。此外，由于離軸光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)元件數(shù)量較多，利用計算機輔助裝調(diào)的方法對系統(tǒng)進行輔助調(diào)整時調(diào)整變量太多，使得調(diào)整有效性降低，不能實現(xiàn)偏軸光學(xué)中各偏軸球面反射鏡的有效定位。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸調(diào)整精度低、過程復(fù)雜這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種使得離軸反射鏡光軸可視化以及方便整個離軸光學(xué)系統(tǒng)的共光軸調(diào)整的實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)，其特殊之處在于：所述實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)包括干涉儀、補償器光學(xué)系統(tǒng)、十字分劃板組件以及平面反射鏡；所述十字分劃板組件套裝在補償器光學(xué)系統(tǒng)端部；所述干涉儀、十字分劃板組件、補償器光學(xué)系統(tǒng)以及平面反射鏡依次設(shè)置在同一光路上。

上述十字分劃板組件包括十字分劃板工裝以及設(shè)置在十字分劃板工裝內(nèi)部的十字分劃板；所述十字分劃板工裝套裝在補償器光學(xué)系統(tǒng)端部。

上述十字分劃板工裝是經(jīng)過光學(xué)定心加工的十字分劃板工裝。

上述十字分劃板的光軸與十字分劃板工裝內(nèi)圓所在的機械軸同軸；所述十字分劃板工裝內(nèi)圓套裝在補償器光學(xué)系統(tǒng)外圓端部；所述十字分劃板工裝內(nèi)圓尺寸與補償器光學(xué)系統(tǒng)外圓尺寸緊配合。

上述補償器光學(xué)系統(tǒng)包括補償器光學(xué)系統(tǒng)鏡框以及設(shè)置在補償器光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的一片或多片光學(xué)補償元件；所述十字分劃板工裝套裝在補償器光學(xué)系統(tǒng)鏡框的端部。

上述補償器光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過光學(xué)定心加工的補償器光學(xué)系統(tǒng)。

上述光學(xué)定心加工的精度為μm數(shù)量級。

一種基于如上所述的實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特殊之處在于：所述調(diào)整方法包括以下步驟：

1)通過干涉自準檢驗法檢驗離軸光學(xué)系統(tǒng)中任一離軸反射鏡面形并進行離軸反射鏡光軸定位；

2)根據(jù)步驟1)所得到的離軸光學(xué)系統(tǒng)中任一離軸反射鏡光軸定位對離軸光學(xué)系統(tǒng)中其他離軸反射鏡進行共光軸調(diào)整。

上述步驟1)的具體實現(xiàn)方式是：

1.1)調(diào)整干涉儀并使干涉儀的光軸與補償器光學(xué)系統(tǒng)的光軸重合；

1.2)對離軸光學(xué)系統(tǒng)中任一離軸反射鏡進行初步定位；

1.3)采集干涉圖形，根據(jù)干涉數(shù)據(jù)處理得到的Zernike系數(shù)對步驟1.2)中的離軸反射鏡的位置進行精裝調(diào)，使干涉儀的光軸、補償器光學(xué)系統(tǒng)的光軸以及離軸反射鏡的光軸重合；

1.4)將十字分化板工裝套裝在補償器光學(xué)系統(tǒng)鏡框外圓，十字分劃板工裝光軸代表了離軸反射鏡的光軸。

上述步驟1.1)的具體實現(xiàn)方式是：

調(diào)整補償器光學(xué)系統(tǒng)的位置，使補償器光學(xué)系統(tǒng)的焦點與干涉儀焦點重合，補償器光學(xué)系統(tǒng)輸出平行光，平行光經(jīng)過平面反射鏡反射后原路返回，與入射光形成干涉，當補償器光學(xué)系統(tǒng)的面形誤差最小時，干涉儀的光軸與補償器光學(xué)系統(tǒng)的光軸重合；

所述步驟1.2)的具體實現(xiàn)方式是：

將離軸光學(xué)系統(tǒng)中任一離軸反射鏡置于干涉儀與補償器光學(xué)系統(tǒng)所在的光路中，根據(jù)干涉儀、補償器以及離軸反射鏡的位置對離軸反射鏡進行初步定位；

所述步驟1.3)中干涉儀的光軸、補償器光學(xué)系統(tǒng)的光軸以及離軸反射鏡的光軸重合的條件是離軸反射鏡面形誤差最小。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)離軸光學(xué)系統(tǒng)共光軸的調(diào)整系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法是基于干涉自準測量原理，利用補償法檢驗離軸反射鏡面形，當離軸反射鏡光軸與補償器光軸重合時，離軸反射鏡面形誤差最低，此時補償器的光軸代表了離軸反射鏡的光軸，通過設(shè)計保證補償器光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過定心加工，其外圓機械旋轉(zhuǎn)軸與補償器光軸重合，通過設(shè)計與外圓配合的十字分劃板工裝，該工裝的光軸與外圓機械旋轉(zhuǎn)軸重合，從而保證該十字分劃板工裝的光軸可以代替離軸反射鏡的光軸，從而使得離軸反射鏡光軸可視化，方便整個離軸光學(xué)系統(tǒng)的共光軸調(diào)整。

附圖說明

圖1是曲率半徑中心定位輔助工裝的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所采用的十字分劃板工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；