[发明专利]检测大口径空间光学系统波前像差的方法及系统

说明书

本发明公开一种采用光管阵列拼接检测大口径空间光学系统波前像差的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：搭建平行光管阵列，并调整平行光管阵列进行指向一致；步骤2：根据待检光学系统的通光口径、平行光管阵列的光管间距以及平行光管阵列中单光管口径，规划所述平行光管阵列的扫描路径；步骤3：将光管阵列置于四维位移平台上，并对准所述待检光学系统的入光口，按照所规划的扫描路径，进行待检光学系统子孔径波前斜率测量；步骤4：基于子孔径波前斜率及模式波前重构算法，进行运动误差解耦及波前拟合，实现待检光学系统波前误差重构。本发明在测量过程中无需使用大口径平行光管，降低了大口径空间光学系统外场波前检测的难度及成本。

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，具体采用光管阵列拼接检测大口径空间光学系统波前像差的方法及系统。

背景技术

空间光学系统是各类空间对地遥感设备的核心，其成像质量是空间对地观测水平的决定性因素。随着需求的迅猛增长和空间光学技术的不断发展，此类光学系统的口径也不断增大，光学系统成像质量的检测难度也越来越大。尤其是光学系统在外场测试或野外工作时，更需要便捷、可靠的技术手段确保光学系统的波前像差达到其预定指标要求。因此，对于大口径空间光学系统波前像差的检测，迫切需要一种简单有效的新方法。

现有的空间光学系统波前像差检测方法主要为平行光管模拟成像法，即利用口径不小于被检光学系统、焦距至少两倍于被检系统的平行光管模拟无穷远目标成像，通过图像分析与处理解算得到被测系统的波前像差。然而随着空间光学系统口径及焦距的不断增大，满足本方法检测需求的大口径、长焦距平行光管的制造成本也越来越大，即便制造出这样的平行光管，其自身的搬运和调整也十分困难，无法满足大口径空间光学系统在外场条件下的检测需求。

长春光机所的闫锋提出了基于Hartmann原理的光学系统波前检测技术，使用小口径平行光管扫描检测光学系统，通过测量系统波前斜率信息及进一步拟合得到光学系统出瞳处的波前，具有结构简单，检测成本低等优点。然而，搭载平行光管扫描的装置存在运动误差，将导致平行光管的指向偏差并直接影响检测结果，即使经过指向偏差的事先标定及补偿，仍然难以满足高精度空间光学系统波前像差的检测要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种采用光管阵列拼接检测大口径空间光学系统波前像差的方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：提供一种采用光管阵列拼接检测大口径空间光学系统波前像差的方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建平行光管阵列，并调整所述平行光管阵列进行指向一致；

步骤2：根据待检光学系统的通光口径、所述平行光管阵列的光管间距以及所述平行光管阵列中单光管口径，规划所述平行光管阵列的扫描路径；

步骤3：将光管阵列置于四维位移平台上，并对准所述待检光学系统的入光口，按照所规划的扫描路径，进行所述待检光学系统子孔径波前斜率测量；

步骤4：基于所述子孔径波前斜率及模式波前重构算法，进行运动误差解耦及波前拟合，实现所述待检光学系统波前误差重构。

一些实施例中，所述步骤1包括以下步骤：

步骤11、搭建3×3平行光管阵列并检测确认所述3×3平行光管阵列的九束平行光的波前误差RMS值均优于λ/50；

步骤12、在所述平行光管阵列前放置一标准平行平板，在所述标准平行平板前放置一自准直仪，所述自准直仪设置于二维平移台上；

步骤13、以所述标准平行平板为基准，调整所述自准直仪经所述标准平行平板反射的光成像于所述自准直仪的探测器中心；

步骤14、调整所述平行光管阵列的小平行光管姿态使所述小平行光管发出的光也成像于所述自准直仪的探测器中心；