[發明專利]基于實際光學系統裝調檢測光路的計算機輔助裝調方法

有效

• 申請號: 201710423897.2
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN109002567B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 李明鎖;劉鋒
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G02B27/62
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發明涉及一種基于實際光學系統裝調檢測光路的計算機輔助裝調方法，屬于光學系統技術領域。本發明按照實際裝調檢測光路在光學設計軟件中建模，從干涉儀光點或平行光束開始進行光路設置，并根據裝調檢測時光學系統光路的走向得到與實際檢測光路相同的光學元件布局，實現光學元件失調時所對應的旋轉點與工程實際中的旋轉點相一致，并通過靈敏度矩陣的方法計算光學系統失調量，直接使用裝調檢測過程中干涉儀實際檢測得到的波像差結果而不進行坐標變換，解算出的失調量可直接對應實際光學元件安裝和調整機構對應的調整量而不必再進行基準過度，提高了計算機輔助裝調的準確性和實用性，同時提高了計算機輔助裝調光學系統的效率。

技術領域

本發明涉及一種基于實際光學系統裝調檢測光路的計算機輔助裝調方法，屬于光學系統技術領域。

背景技術

衡量光學系統成像質量的重要指標是光學系統出瞳處的波像差。其中光學系統的設計殘余像差、光學元件面形偏差和光學系統中光學元件失調引起的像差是影響光學系統出瞳處的波像差的三個關鍵因素。隨著光學設計軟件功能的完善和光學設計水平的提高，特別是Code V、Zemax和Oslo等多種功能強大的商業光學設計軟件的普遍使用，目前成像光學系統的設計結果一般是完善的，系統設計的殘余像差基本上可以忽略。同時，光學加工水平和檢測水平的不斷提高，光學元件表面面形的加工精度和面形偏差的檢測精度都得到了顯著提升，使得光學元件面形偏差對光學系統成像質量的影響降低且對系統的影響可控。光學系統裝調是光學系統設計的實現過程，主要包括對光學元件空間位置和姿態的控制及裝調后系統性能的檢測等環節。在光學系統優化設計結果完善、光學元件表面高精度加工完成后，光學系統裝調水平的提高成為保證光學系統成像質量的必要手段。

光學系統裝調技術經歷了從直接機械安裝定位裝調、光學元件基準傳遞裝調到光學系統在線檢測補償裝調的發展歷程。計算機輔助裝調是光學系統在線檢測補償裝調的一種方法，是將光學像質測量與計算機優化相結合，把計算機技術應用于光學系統裝調的一項新技術。該技術首先對表征光學系統成像質量的系統波像差進行在線檢測，同時利用光學設計軟件仿真功能和光學系統像差特性得到光學系統的各個自由度失調時的靈敏特性，然后利用該靈敏特性對在線測量得到的系統波像差進行處理，給出系統各個光學組件明確的調整方向和具體的量值，從而通過各種定位工具和調整工具將各光學組件調整到其理論的最佳位置，使光學系統成像質量可以接近于理論設計指標。它克服了傳統裝調方法的不可視見、不定量、裝調周期長等缺點，能準確、定量的給出失調量，可以有效地指導裝調過程。

現有的計算機輔助裝調方法根據實際干涉檢測光路對待裝調光學系統的多視場波像差檢測結果計算光學系統的失調量，如專利CN103984808公布了一種基于光學元件面形的計算機輔助裝調模型的建立方法，專利CN104036071公布了一種大動態范圍光學系統計算機輔助裝調方法，兩者都是基于計算機輔助的裝調方法。

但是，上述專利中沒有涉及到計算機輔助裝調方法中在指導實際裝調過程的幾個關鍵問題。

第一，計算機輔助裝調方法一般利用干涉儀搭建干涉檢測光路對被檢光學系統進行測量。干涉檢測光路是將干涉儀、被檢光學系統、標準平面鏡合理組合搭建而成的一種自準直干涉光路。該光路與被檢光學系統原始設計光路不相同。被檢光學系統原始設計光路一般是正向設計，在光學系統像面處評價光學系統成像質量，光線按照序列模式單次經過被檢光學系統的各個光學元件，且被檢光學系統的視場設置、子午面和弧矢面的劃分按照被檢光學系統實際的使用模式進行。在干涉檢測光路里，干涉儀光點位于被檢光學系統的焦面處，逆向經過被檢光學系統成為準平行光束，然后被標準平面反射鏡垂直反射，再次正向經過被檢光學系統并聚焦在焦面上，隨后進入干涉儀后與參考光形成干涉，實現對被檢光學系統出瞳處的波像差測量，并根據干涉儀光點所在位置和標準平面反射鏡的法線方向區分被檢光學系統的不同視場，因此干涉檢測光路中光線兩次通過各光學元件。當光學系統存在失調時，雙向光路檢測光路和正向設計光路存在差異。