[发明专利]实现离轴光学系统共光轴的调整系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学精密装调技术领域，涉及一种用于实现离轴光学系统共光轴的调整方法及系统。

背景技术

光学系统多样化的发展，从传统同轴光学系统发展到离轴光学系统，再到现在的偏轴光学系统。光学系统形式的日益复杂，使得装调难度增大，对于离轴光学系统，由于离轴光学元件不具有光轴中心部分，因此利用传统旋转定中心轴的方法无法实现离轴光学系统共光轴的调整，从而无法保证系统的最终成像质量。此外，由于离轴光学系统光学元件数量较多，利用计算机辅助装调的方法对系统进行辅助调整时调整变量太多，使得调整有效性降低，不能实现偏轴光学中各偏轴球面反射镜的有效定位。

发明内容

为了解决现有技术中实现离轴光学系统共光轴调整精度低、过程复杂这一技术问题，本发明提供了一种使得离轴反射镜光轴可视化以及方便整个离轴光学系统的共光轴调整的实现离轴光学系统共光轴的调整系统及方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种实现离轴光学系统共光轴的调整系统，其特殊之处在于：所述实现离轴光学系统共光轴的调整系统包括干涉仪、补偿器光学系统、十字分划板组件以及平面反射镜；所述十字分划板组件套装在补偿器光学系统端部；所述干涉仪、十字分划板组件、补偿器光学系统以及平面反射镜依次设置在同一光路上。

上述十字分划板组件包括十字分划板工装以及设置在十字分划板工装内部的十字分划板；所述十字分划板工装套装在补偿器光学系统端部。

上述十字分划板工装是经过光学定心加工的十字分划板工装。

上述十字分划板的光轴与十字分划板工装内圆所在的机械轴同轴；所述十字分划板工装内圆套装在补偿器光学系统外圆端部；所述十字分划板工装内圆尺寸与补偿器光学系统外圆尺寸紧配合。

上述补偿器光学系统包括补偿器光学系统镜框以及设置在补偿器光学系统内部的一片或多片光学补偿元件；所述十字分划板工装套装在补偿器光学系统镜框的端部。

上述补偿器光学系统经过光学定心加工的补偿器光学系统。

上述光学定心加工的精度为μm数量级。

一种基于如上所述的实现离轴光学系统共光轴的调整系统的调整方法，其特殊之处在于：所述调整方法包括以下步骤：

1)通过干涉自准检验法检验离轴光学系统中任一离轴反射镜面形并进行离轴反射镜光轴定位；

2)根据步骤1)所得到的离轴光学系统中任一离轴反射镜光轴定位对离轴光学系统中其他离轴反射镜进行共光轴调整。

上述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)调整干涉仪并使干涉仪的光轴与补偿器光学系统的光轴重合；

1.2)对离轴光学系统中任一离轴反射镜进行初步定位；

1.3)采集干涉图形，根据干涉数据处理得到的Zernike系数对步骤1.2)中的离轴反射镜的位置进行精装调，使干涉仪的光轴、补偿器光学系统的光轴以及离轴反射镜的光轴重合；

1.4)将十字分化板工装套装在补偿器光学系统镜框外圆，十字分划板工装光轴代表了离轴反射镜的光轴。

上述步骤1.1)的具体实现方式是：

调整补偿器光学系统的位置，使补偿器光学系统的焦点与干涉仪焦点重合，补偿器光学系统输出平行光，平行光经过平面反射镜反射后原路返回，与入射光形成干涉，当补偿器光学系统的面形误差最小时，干涉仪的光轴与补偿器光学系统的光轴重合；

所述步骤1.2)的具体实现方式是：

将离轴光学系统中任一离轴反射镜置于干涉仪与补偿器光学系统所在的光路中，根据干涉仪、补偿器以及离轴反射镜的位置对离轴反射镜进行初步定位；

所述步骤1.3)中干涉仪的光轴、补偿器光学系统的光轴以及离轴反射镜的光轴重合的条件是离轴反射镜面形误差最小。

本发明的优点是：

本发明提供了一种实现离轴光学系统共光轴的调整系统及方法，该系统及方法是基于干涉自准测量原理，利用补偿法检验离轴反射镜面形，当离轴反射镜光轴与补偿器光轴重合时，离轴反射镜面形误差最低，此时补偿器的光轴代表了离轴反射镜的光轴，通过设计保证补偿器光学系统经过定心加工，其外圆机械旋转轴与补偿器光轴重合，通过设计与外圆配合的十字分划板工装，该工装的光轴与外圆机械旋转轴重合，从而保证该十字分划板工装的光轴可以代替离轴反射镜的光轴，从而使得离轴反射镜光轴可视化，方便整个离轴光学系统的共光轴调整。

附图说明

图1是曲率半径中心定位辅助工装的总体结构示意图；

图2是本发明所采用的十字分划板工装的结构示意图；