[發明專利]離軸反射式光學鏡頭的光軸校準方法

有效

• 申請號: 202011628207.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112596257B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 陳曉蘋;谷立山;馬洪濤;韓冰
• 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: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B17/06
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明公開了一種離軸反射式光學鏡頭的光軸校準方法，將校準激光發射器放置于平行光路中，利用激光出射細光束的準直特點，可以分別校準測試系統光軸、被測系統的光軸，實現測試光軸的粗略對準；再結合旁軸近似等像高原則，最終實現離軸反射式光學系統MTF測試時光軸的精確校準。與現有技術相比，本發明所提供的技術方法及裝置具有以下優點：此光軸校準方法能夠快速、準確調整離軸反射式光學系統的測試狀態，是準確測試其MTF的必須手段。

技術領域

本發明屬于光電測試儀器裝調技術領域，尤其涉及一種離軸反射式光學鏡頭的光軸校準方法。

背景技術

近年來，隨著我國航天事業、機載艦載武器裝備的發展，對離軸反射式光學系統的性能要求日益增加，提出了對離軸反射式光學系統MTF的高精度檢驗需求。如何準確、高效的校準離軸反射式光學系統的光軸，確定最佳焦面位置，并保證其測試精度，就成為離軸反射式光學系統MTF測試校準檢驗的重要流程。

離軸反射式光學系統的設計在保證長焦距、大通光口徑、高分辨率的優點同時，可以做到光路折轉、系統體積小、中心無遮攔、重量輕的優勢，使得空間對地觀測系統可以從折射式到反射式、從同軸光學系統到離軸光學系統的發展階段。折射式光學系統由于受光學材料的限制，很難做到大口徑和輕量化設計，反射式光學系統受材料限制較小，便于輕量化設計，完全沒有色差，系統透過率高。離軸反射式光學系統中心無遮攔，可優化的變量多，既可以提高光學系統視場大小，還可以極大改善系統成像質量。

光學調制傳遞函數MTF(Module Transfer Function)是國際公認的光學系統成像性能核心評價指標。MTF的高低直接關系到光學系統成像質量的優劣。它能把衍射、像差及雜散光等影響成像質量的各種因素綜合在一起反映，客觀的評定光學系統像質。它既適用于光學系統的設計階段，也適用于光學儀器的裝調、檢驗階段，且具有普遍適用性。

由于離軸反射式光學系統的主鏡旋轉對稱光軸缺失，入射光束進行二次及多次折轉，導致焦面處主光軸與檢測系統主光軸發生偏離。針對此類光學系統MTF測試過程中的光軸校準問題，提出一種有效的校準方法。

發明內容

本發明為了解決離軸反射式光學系統的主鏡旋轉對稱光軸缺失，無法與MTF測試系統光軸進行校準的問題，本發明提供了一種離軸反射式光學系統MTF測試校準的調整方法及裝置。本發明提供一種離軸反射式光學系統光軸校準的調整方法，其方法是：將校準激光發射器系統放置于平行光路中，利用激光出射細光束的準直特點，可以分別校準測試系統光軸、被測離軸反射式光學系統的光軸，實現測試光軸的粗略對準；再結合旁軸近似等像高原則，最終實現離軸反射式光學系統MTF測試時光軸的精確校準。

為了實現上述目的，本發明設計了一種校準激光發射器系統及其調整機構，目的是實現測試系統光軸與被測離軸反射式光學系統光軸的粗略對準。具體包括：

一種離軸反射式光學鏡頭的光軸校準方法，包括如下步驟：

S1裝調離軸反射式光路的測試系統和待測系統；

S2粗調所述測試系統和待測系統，使目標發生器出射的光束依次經過第一離軸拋物面主鏡、激光發射器、第二離軸拋物面主鏡、折返鏡、二次聚焦系統聚焦，再由二次聚焦系統后端設置的平面反射鏡使聚焦的光束按原路返回至所述目標發生器的出射面；

S3根據被測系統的焦距大小，調節統目標發生器出射孔的大小；

S4調整測試系統的探測器，使所述探測器目鏡內的十字叉絲與被測系統所成像點重合，使光束聚焦被測系統傳遞函數最大值處，將此位置記為零點；

S5旋轉設置在所述第一離軸拋物面主鏡和探測器中間的轉臺，所述轉臺上用于放置待觀察物品，將轉臺旋轉+θ角度，平移轉臺X軸使得已偏離的像點調回到十字叉絲位置，記錄數據平移距離x₁；