[發(fā)明專利]基于CGH補償器的離軸三反相機的裝調(diào)測試方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113702002A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王守達;叢杉珊;張雷;楊帆;袁健
• 申請（專利權(quán)）人: 長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G02B17/06
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

基于CGH補償器的離軸三反相機的裝調(diào)測試方法及系統(tǒng)涉及光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有裝調(diào)復(fù)雜的問題，方法包括：提供CGH補償器安裝第一反射鏡，其包括補償器基板，該基板一側(cè)設(shè)有第一反射鏡衍射區(qū)域、干涉儀衍射區(qū)域、第三反射鏡衍射區(qū)域和激光跟蹤儀靶球，利用激光跟蹤儀和激光跟蹤儀靶球等初步標定CGH補償器位置通過干涉儀、干涉儀衍射區(qū)域和第一反射鏡衍射區(qū)域?qū)矢缮鎯x和裝調(diào)第一反射鏡；通過第三反射鏡衍射區(qū)域和干涉儀裝調(diào)第三反射鏡；通過標準平面反射鏡和干涉儀根據(jù)干涉儀測得的離軸三反相機光學(xué)系統(tǒng)波像差對次反射鏡的空間位置進行調(diào)整。本發(fā)明能夠滿足對大幅寬、高分辨率、大口徑的離軸三反相機在地面進行快速裝調(diào)檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于CGH補償器的離軸三反相機的裝調(diào)測試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著空間科學(xué)研究的不斷深入與發(fā)展，空間光學(xué)載荷向高分辨率、大幅寬以及多傳感器復(fù)合等方向發(fā)展，光學(xué)載荷的口徑不斷增大，視場也越來越大。三反射鏡消像散(three-mirror anastigmat，TMA)形式的光學(xué)系統(tǒng)具有較大的視場，同時具有高成像質(zhì)量，其中離軸TMA(簡稱離軸三反)還具有中頻調(diào)制傳遞函數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊和雜光特性好等優(yōu)勢，在空間相機中應(yīng)用越來越廣泛。然而隨著離軸三反相機的口徑越來越大，各反射鏡相對獨立且跨距大、各反射鏡空間可調(diào)節(jié)自由度多等特性，導(dǎo)致離軸三反成像光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)時，出現(xiàn)各反射鏡相對精確位置難以確定、反射鏡空間姿態(tài)難以精確調(diào)節(jié)、反射鏡空間姿態(tài)調(diào)節(jié)不連續(xù)等現(xiàn)象。其裝調(diào)檢測難度也越來越大，并制約著離軸三反相機的發(fā)展。

CGH即計算機生成的全息圖(Computer-Generated Holograms，CGH)，全息圖的獨特性質(zhì)在于它能同時記錄信息的強度和相位，為拓展經(jīng)典干涉測量提供了一個非常有用的特性：數(shù)值傳輸與重構(gòu)波前。計算全息和零位光學(xué)系統(tǒng)的組合補償檢測非球面的方法的提出，不僅克服對于復(fù)雜的大波差的非球面元件檢測困難，而且對于器件的制作難度和價格也大幅減低。CGH補償器因其獨特的波前變換能力，以及結(jié)構(gòu)簡便、裝調(diào)簡單等突出優(yōu)點被引入到非球面干涉檢測領(lǐng)域。CGH補償器用于接收干涉儀發(fā)送的干涉光，發(fā)生衍射后經(jīng)光學(xué)透鏡匯聚后垂直入射到待測自由曲面反射鏡上，從而對待測自由曲面反射鏡實現(xiàn)零位補償檢測。

傳統(tǒng)CGH補償器常用來檢測單一光學(xué)元件的，很少用一個CGH補償器對多反射鏡同時檢測，因此基于傳統(tǒng)CGH補償器對離軸三反相機光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)測試系統(tǒng)復(fù)雜、裝調(diào)方法繁瑣、裝調(diào)效率低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提供基于CGH補償器的離軸三反相機的裝調(diào)測試方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

基于CGH補償器的離軸三反相機的裝調(diào)測試方法，包括如下步驟：

步驟一、提供CGH補償器和第一反射鏡，將所述第一反射鏡安裝在離軸三反相機主背板上，第一反射鏡作為離軸三反相機光學(xué)系統(tǒng)的安裝基準；所述CGH補償器包括補償器基板，所述補償器基板的一側(cè)上設(shè)有第一反射鏡衍射區(qū)域、干涉儀衍射區(qū)域、第三反射鏡衍射區(qū)域和第二激光跟蹤儀靶球，第二激光跟蹤儀靶球和補償器基板可拆卸連接；將第一激光跟蹤儀靶球安裝在第一反射鏡上；利用激光跟蹤儀、第二激光跟蹤儀靶球和第一激光跟蹤儀靶球，通過調(diào)整CGH補償器位置，初步標定CGH補償器位置和第一反射鏡的相對位置；

步驟二、提供干涉儀，調(diào)整CGH補償器和干涉儀的位置，直至通過干涉儀衍射區(qū)域和干涉儀完成干涉儀的對準通過第一反射鏡衍射區(qū)域和干涉儀完成CGH補償器位置的標定，CGH補償器裝調(diào)完畢；當(dāng)干涉儀發(fā)出的測量光束經(jīng)過干涉儀衍射區(qū)域返回到干涉儀，該光路的波像差滿足使用要求且干涉儀上形成零條紋時，實現(xiàn)干涉儀的對準；當(dāng)干涉儀發(fā)出的測量光束經(jīng)過第一反射鏡衍射區(qū)域和第一反射鏡后返回到干涉儀，該光路的波像差滿足使用要求且干涉儀上形成零條紋時，CGH補償器位置的標定完成；