[发明专利]反射式同心光学系统的快速装调方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统的装调技术领域，具体涉及一种反射式同心光学系统的快速装调方法。

背景技术

随着航空、航天光学影像技术的快速发展，反射式同心光学系统以它光利用率高、有效口径大、结构轻便等特点得到了广泛的应用。同心光学系统由一系列具有一个公共球心的折、反射球面光学元件组成，显然包含光轴的任一平面均为系统的对称平面，过球心的任一条直线都是系统的回转对称轴。

现有的反射式同心光学系统的装调方法为波前法，即采用干涉仪对反射式同心光学系统的波像差进行实时测量，根据测量数据，应用光学设计软件实时计算指导装调。该方法存在以下缺陷：1、装调过程需要干涉仪实时监控测量，对装调环境要求很高、很严格；2、装调过程需要实时测量实时计算，装调过程复杂、时间长，一般需要三到四人、四十个以上的工作日；3、无法精确定位各各光学元件的光轴位置，即无法快速确定单元件的调整方向。

发明内容

为了解决现有采用波前法装调反射式同心光学系统存在的装调环境要求高、过程复杂、效率和精度低的问题，本发明提供一种反射式同心光学系统的快速装调方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的反射式同心光学系统的快速装调方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、自准直仪的自准直光从入射狭缝入射经过反射式同心光学系统到达探测器平面中心，入射狭缝中心与探测器平面中心的连线即为反射式同心光学系统装调的轴线；

步骤二、通过自准直仪对准反射式同心光学系统装调的轴线，调整定位球使其球心位于轴线上，定位球的球心即为反射式同心光学系统的光学元件安装时的球心位置；

步骤三、通过自准直仪分别测定主镜和三镜的球心，再利用自准直仪的自准直像通过定位球分别定位主镜和三镜的空间位置并确定它们的五个自由度；

步骤四、按照测定后的光学元件的球心位置装配反射式同心光学系统。

所述反射式同心光学系统中的三个光学元件的球心均位于同一点，主镜和三镜均为凹面反射镜，主镜和三镜的曲率中心均位于同一点，主镜和三镜的轴线均位于同一平面上。

本发明的有益效果是：本发明通过空间光学测量和定位球的方法对反射式同心光学系统进行了快速装调，提高了装调效率，装调效率比现有的波前法可提高几十倍，并且给出了单个光学元件光轴的精确位置，大大提升了装调过程的直观性，为系统装调提供了指向，该方法对装调的温度环境、振动环境都没有特殊的要求，大大提供了可操作性。

附图说明

图1为采用自准直仪测定反射式同心光学系统装调的轴线的过程示意图。

图2为采用自准直仪测定反射式同心光学系统的光学元件安装时的球心位置的过程示意图。

图3为采用自准直仪定位主镜和三镜空间位置的示意图。

图中：1、自准直仪，2、定位球，3、主镜，4、三镜，5、入射狭缝，6、探测器，7、轴线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的反射式同心光学系统的快速装调方法，由以下步骤实现：

步骤一、测定反射式同心光学系统装调的轴线7

如图1所示，自准直仪1的自准直光从入射狭缝5入射经过反射式同心光学系统到达探测器6平面中心，入射狭缝5中心与探测器6平面中心的连线即为反射式同心光学系统装调的轴线7，通过轴线7可以确定反射式同心光学系统的五个自由度、三个偏移和两个角度；

步骤二、测定反射式同心光学系统的光学元件安装时的球心位置

如图2所示，通过自准直仪1对准反射式同心光学系统装调的轴线7，调整定位球2使其球心位于轴线7上，此时，定位球2的球心即为反射式同心光学系统的光学元件安装时的球心位置；

步骤三、测定主镜3的球心并定位

如图3所示，反射式同心光学系统中的三个光学元件的球心均位于同一点，其中，主镜3和三镜4均为凹面反射镜，主镜3和三镜4的曲率中心均位于同一点，主镜3和三镜4的轴线均位于同一平面上；

通过自准直仪1测定主镜3的球心，利用自准直仪1的自准直像通过定位球2定位主镜3的空间位置并确定它的五个自由度；

步骤四、测定三镜4的球心并定位

通过自准直仪1测定三镜4的球心，利用自准直仪1的自准直像通过定位球2定位三镜4的空间位置并确定它的五个自由度；

步骤五、反射式同心光学系统的装配

按照测定后的光学元件的球心位置装配反射式同心光学系统。

本发明依据反射式同心光学系统的光学元件共球心的特点，应用自准直仪1和定位球2对反射式同心光学系统进行快速装调。