[發明專利]大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法

有效

• 申請號: 201510974714.7
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105571833B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 何煦;張曉輝;袁理;靳淳淇
• 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: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 張偉

本發明涉及一種大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法，在檢測光路上依次設置有：目標靶板與照明系統；帶有可變光欄的小口徑準直光學系統；第一折轉分束棱鏡；第二折轉分束棱鏡；測量頭部第三折轉分束棱鏡；測量頭部第一分束棱鏡；第二分束棱鏡；第一光電自準直儀；第三分束棱鏡；第二光電自準直儀。本發明的大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法，主要用于大口徑光電探測系統不同仰角下波像差檢測，可以實現不同仰角下成像質量及其穩定性定量評價。

技術領域

本發明屬于光學檢測與光學測量領域，特別涉及一種大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法。

背景技術

伴隨地基光電探測系統中主光學系統口徑不斷增大，光電探測系統跟蹤成像過程中大口徑主光學系統仰角改變將對其光學性能穩定性產生較大影響。相關仿真與實驗表明，當光學系統口徑接近3m，其仰角由水平(0°)變化至天頂(90°)所引發的面形變化約達到λ/11(RMS，λ＝632.8nm)以上，由仰角變化引發的離焦量超過17mm，光軸動態指向誤差超過0.01°。作為光學性能穩定性的兩個方面，成像質量及光學參數的穩定性直接影響成像分辨力與測量精度。目前大口徑光電探測系統大多通過加裝自適應光學系統對上述波前像差與大氣擾動引入的綜合波前畸變進行自適應矯正，但受限于自適應光學系統動態矯正速度與矯正范圍之間的矛盾，需要確保光學系統綜合波前變化量在矯正范圍內方可保證光電探測系統的成像質量。而上述不同仰角下重力引發的系統波前畸變多為量級較大的低頻波前誤差，需要在自適應光學系統加裝前予以測量和驗證并控制在一定范圍內。

目前用于系統波像差檢測的大口徑平面反射鏡、平行光管自準直干涉檢測法，或子孔徑拼接干涉檢測法均難以適用于不同仰角下大口徑光電探測系統波前檢測。為此，本發明提出了一種基于子孔徑波面斜率采樣測量，再重構全口徑波前的測量光路布置方案及相應的測試設備技術方案，可用于檢測大口徑光電探測系統不同仰角下的系統波像差。目前，上述子孔徑斜率采樣測量原理受制于采樣密度、系統構型等所限，至今仍無法完全取代全口徑干涉檢測或室外觀星檢測，其目前存在的主要局限性包括：

(1)子孔徑掃描過程中自身的傾斜誤差難以控制，目前的技術思路大多通過提高機械掃描系統的運動精度、定位精度等被動降低該項誤差。由此導致儀器體積、重量大幅增加。而受由此引起的采樣累積誤差所限，子孔徑采樣密度難以提高、子孔徑傾斜誤差的抑制殘差仍不滿足到波前重構的精度需求。

(2)子孔徑掃描過程中，受氣流擾動、非等相位振動等環境誤差影響，子孔徑斜率存在隨機測量誤差，相當于在最終重構的波前中附加了一個隨機誤差本底，對波前信息中的中高頻部分帶來較大的測量誤差。

(3)為保證掃描精度，目前的測量裝置大多體積重量龐大，不易實現不同仰角下使用，靈活性與適用性均較差。

發明內容

為解決目前大口徑、甚大口徑光電探測系統在工程研制過程中，系統成像質量及其穩定性難以定量、客觀評價的工程難題，基于目前的子孔徑斜率掃描并重構全口徑波前的基本方法，本發明提供一種大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種大口徑光電探測系統不同仰角下波像差室內檢測方法，在檢測光路上依次設置有：目標靶板與照明系統；帶有可變光欄的小口徑準直光學系統；第一折轉分束棱鏡；第二折轉分束棱鏡；測量頭部第三折轉分束棱鏡；測量頭部第一分束棱鏡；第二分束棱鏡；第一光電自準直儀；第三分束棱鏡；第二光電自準直儀；

該方法包括以下步驟：

(1)、控制待測光電探測系統轉動俯仰軸系至一固定俯仰角，并鎖緊該軸系保證測量過程中俯仰軸穩定；

(2)、目標靶板與照明系統中的激光光源經空間濾波器后照明目標板上的星點目標，并經帶有可變光欄的小口徑準直光學系統準直為小口徑平行光束照射進入第一折轉分束棱鏡；