[发明专利]一种可快速装调的全金属望远物镜及其装调方法

说明书

本发明公开了一种可快速装调的全金属望远物镜及其装调方法，包括与多个支架零件连接的多个光学元件，还包括设置在多个光学元件中的主镜、次镜、三镜与四镜。本发明调试步骤，将第一支架零件安装至工装，点源显微设备置于光轴，第二支架零件与第一光学元件安装，第二、第三光学元件安装至第二支架零件，调整后拆卸光学元件和支架零件，重新安装第二支架零件和第二光学元件，调整第二光学元件径向偏移量，第三光学元件径向偏移量，拆除工装，完成装调。本发明的有益效果：光机零件数量减少，光学元件可一体化设计，全金属材料零件简化了装配，适合批量、标准化生产，装调用设备要求降低，装调效率较传统望远物镜得到提高，有效减少装调迭代次数。

技术领域

本发明涉及光学设计和光机结构技术领域，具体为一种可快速装调的全金属望远物镜及其装调方法。

背景技术

望远物镜是一类广泛使用的光学镜头，在天文、军工国防、航天光学遥感领域有着众多的应用。小至民用长焦相机镜头，大至哈勃太空望远镜都属于望远物镜的范畴；望远物镜根据所用的光学元件，可分为反射式、折射式和折反混合三类；根据光学系统中元件的布局可分为同轴式和离轴式两类。其中同轴反射式望远物镜具有无色差和结构紧凑的设计优势，并且在费效比上优于它类望远物镜，实际使用最为广泛。

同轴反射望远物镜源自牛顿于1618年研制的使用球面反射镜的望远镜。随着二次曲面反射镜的应用，同轴反射光学系统实现了多种像差矫正，改善成像质量，提高系统鉴别能力；使用三反乃至四反光学系统，可以进一步提高光学系统性能，实现大视场消像散、紧凑系统结构、缩短镜筒长度、减轻仪器重量。

三反、四反光学系统在提高了望远物镜整体性能的同时，带来了对设计加工和装调更高的要求；紧凑的系统结构使非球面反射镜的相对孔径和面形要求显著增加，非球面加工的周期和成本明显上升；多反光学结构使每个光学元件的装调公差更为严格，也增加了装调流程的长度和复杂性，特别是大孔径长焦望远物镜，以上问题更为突出。

作为对比，参考文献：孙雯,胡建军等，新型两镜折反式平场消像散望远物镜光学设计[J]，红外与激光工程,2015,44(12):3667-3672和孙雯，微小卫星低成本高分辨率遥感相机的设计和研制[D]，苏州大学,2015中提出的两镜折反光学结构望远物镜光学系统指标同为入瞳直径200mm，焦距 1400mm，F数7，由于采用了玻璃材料反射镜配合无光焦度补偿镜组的光机设计，玻璃反射镜需要与镜框配作并进行胶结安装，使用手工抛光修配次镜面形改正系统波前，干涉仪0位检测方法进行两反系统的装调，依赖于检测设备和加工人员的手法和工艺，预计无法实现非球面反射镜的零件标准化和整机的批量化制造。该望远物镜需要使用钛合金材料以匹配反射镜基底玻璃材料的热膨胀系数，设计光机结构重量11.18kg，结构长度350mm，直径250mm，重量和尺寸均远超本发明中技术方案可实现的望远物镜

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速装调的全金属望远物镜及其装调方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可快速装调的全金属望远物镜，包括有效光学面主镜、次镜、三镜、四镜、第一支架零件与第二支架零件，所述主镜内边缘与所述三镜外边缘轴向位置靠近且无径向重叠，光机设计将所述主镜与所述三镜组合为第一光学元件，所述四镜为第二光学元件，所述次镜为第三光学元件，所述第一光学元件在所述三镜中心孔镶嵌一可拆卸的第一球面，所述第二光学元件背部设计有环形孔径的第二球面，所述第三光学元件背部设计有第三球面，所述第一球面、第二球面与第三球面的共同球心位于光轴上所述第三光学元件后，所述第一支架零件用于安装所述第一光学元件，所述第二支架零件用于连接所述第一光学元件、第二光学元件与第三光学元件。

优选的，第一光学元件、第二光学元件与第三光学元件同时包含至少一个有效光学面和一个装调辅助球面，以装调辅助球面作为有效光学面的装调基准，通过装调辅助球面镜球心位置的测量和调整，替代有效光学面的测量和调整。