[發明專利]一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法

有效

• 申請號: 201810008342.6
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108196364B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 曹玉君;尚建忠;吳偉;梁科山;程軍梅;鄧準;田雪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其實施步驟包括：基于平面鏡光路反射原理建立光學系統的干涉檢驗模型，通過調節平面鏡相對于理想位置的偏轉角，對檢測光路進行視場調節，從而獲得不同視場下光學系統的波像差，基于波像差結果建立敏感度矩陣，對敏感度矩陣求偽逆，從而根據光學系統的敏感度矩陣、波像差實際值和波像差理想值計算光學系統的失調量。本發明適用于基于敏感度矩陣法求解光學系統的失調量，克服了傳統求解過程中敏感度矩陣的建立受限于實驗過程中干涉儀視場調節的問題。

技術領域

本發明屬于光學系統集成領域，涉及一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，可應用于光學系統的系統集成、精密裝調和性能檢驗等方面。

背景技術

光學系統的波像差是指在出瞳處實際成像波陣面與理想高斯波陣面之間的光程差，是衡量光學系統成像質量的關鍵指標，主要與光學系統設計殘差、光學元件加工誤差以及光學系統裝調精度三個因素有關。

隨著計算機仿真技術的進步、加工檢測技術的提高，在裝調之前，光學系統的設計殘差和光學元件的加工誤差都是確定已知的，而光學系統的波像差與各光學元件的失調量是存在一定的函數關系。因此，根據光學系統的波像差是用來指導光學系統精密裝調的重要手段。

隨著光學系統的復雜化以及對成像質量的需求日益提升，光學系統的計算機輔助裝調成為光學系統集成領域不可或缺的關鍵技術。光學系統的失調量解算技術作為計算機輔助裝調的重要環節，受到廣泛研究。目前最常用的算法是敏感度矩陣法，通過建立光學系統波像差與光學元件失調量之間的函數關系，得到敏感度矩陣，從而進行失調量求解?；诿舾卸染仃嚪ń馑闶д{量的關鍵在于構造條件數較小的敏感度矩陣，而條件數小的敏感度矩陣依賴于合理優選多個視場下光學系統的波像差。傳統視場的調節通過改變入射光線的角度來實現，在實際裝調過程中，由于干涉儀體積笨重，往往難以實現，在工程實踐上存在一定的應用缺陷。一個切實可行的失調量解算技術可以有效的指導光學系統的精密裝調，增大失調量解算的成功率，提高光學系統的集成速度。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，本發明適用于光學系統基于敏感度矩陣法求解光學元件的失調量，克服了傳統求解過程中敏感度矩陣的建立受限于實踐過程中干涉儀視場調節的問題，解決了現實裝調過程中因干涉儀體積笨重而難以進行調節視場的問題，使得敏感度矩陣法完全適用于光學系統的實際裝調過程，用于光學系統的系統集成和性能評估，提升了失調量的解算速度和解算成功率。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，實施步驟包括：

1)基于平面鏡光路反射原理建立光學系統的干涉檢驗模型；

2)借助光學設計軟件對干涉檢驗模型進行建模，根據待求失調量的對象和類型，在光學設計軟件中進行仿真分析，通過人為調節平面鏡的偏轉角來調節視場并引入待求元件的失調量ΔX，獲得在不同視場下失調量ΔX對光學系統波像差的影響的仿真結果，記錄理想狀態下光學系統的波像差F₀；

3)根據仿真結果優選不同視場下的像差項，建立敏感度矩陣A；

4)計算敏感度矩陣A的條件數，判斷敏感度矩陣A的條件數小于預設閾值是否成立，如果不成立，則跳轉執行步驟3)；否則，跳轉執行步驟5)；

5)根據步驟1)中的干涉檢驗模型搭建實際的干涉光路測試系統；

6)針對干涉光路測試系統，根據敏感度矩陣A中所選取的像差項的視場類型調節平面鏡偏轉角，獲得當前光學系統的實際波像差F_m；

7)根據光學系統的敏感度矩陣A、實際波像差F_m和理想狀態下波像差F₀計算實際光學系統的失調量。