一種大視場離軸三反系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種大視場離軸三反光學系統及裝調方法，主要應用于各類大視場離軸三反系統的快速設計、加工、裝調。
【背景技術】
[0002]目前研究的各類離軸三反系統很難解決大視場與加工、裝調難度的矛盾，大部分系統均采用離軸量較大的高次非球面鏡來設計，這樣的設計對于后期光學加工和裝調都帶來了很多不利因素，不便于整個系統的快速成型，不利于項目的工程化
[0003]以往的大視場離軸三反系統次鏡均采用凸高次非球面來設計，這樣的設計對于設計者來說是很容易的，但是對于光學加工、檢測、裝調都帶來了相當大的難度；其中凸非球面的加工是很難檢測的；同時，離軸非球面的基準也很難建立的，這對于系統裝調來說是很難操作的。本實用新型主要圍繞大視場離軸三反技術展開研究，利用目前常規手段，設計了一種便于后期加工裝調用的離軸三反系統，并且根據該系統的設計巧妙性，提出了一種快速裝調方法及計算機輔助裝調技術。
【發明內容】
[0004]為了解決大視場離軸三反系統設計與加工、裝調之間的矛盾，本實用新型設計的大視場離軸三反系統采用了一種較為簡單的結構形式，可實現寬畫幅成像，其中有效視場可達 12。X3.5°。
[0005]本實用新型的技術解決方案:
[0006]大視場離軸三反系統，其特殊之處在于:包括主鏡、次鏡、孔徑光闌3、三鏡以及焦面5，所述主鏡1為離軸雙曲面反射鏡1，所述次鏡2為凸球面反射鏡2，所述三鏡為離軸二次凹扁球面鏡4，所述主鏡與三鏡的母軸重合為基準軸，所述孔徑光闌3設置在次鏡上，所述次鏡的光軸與三鏡的母軸重合；
[0007]來自無窮遠處的目標光線經主鏡反射后至次鏡，再由次鏡反射進入三鏡，最后三鏡將光線成像至焦面5。
[0008]上述主鏡與次鏡間隔為1145mm，次鏡與三鏡間隔為1023mm，三鏡距離焦面距離為1400mm，主鏡光軸母軸的夾角為4°，次鏡光軸與母軸夾角為0°，三鏡光軸與母軸夾角為1.2°。
[0009]大視場離軸三反系統的裝調方法，其特殊制之處在于:包括以下步驟
[0010]1】確定基準軸:
[0011]1.1】在凸球面反射鏡表面建立十字絲基準點，通過使用測量儀器調整十字絲基準點與凸球面反射鏡鏡面中心重合，后將凸球面反射鏡2安裝到系統平臺上，并在凸球面反射鏡2的正前方固定第一自準直經瑋儀7 ;
[0012]1.2】調整凸球面反射鏡2在X方向和Y方向的位置，使第一自準直經瑋儀7經過凸球面反射鏡2的自準直像與第一自準直經瑋儀7的目鏡十字絲重合；
[0013]1.3】調焦第一自準直經瑋儀7至凸球面反射鏡2鏡面上，同時調整凸球面反射鏡2在X方向和Y方向的位置，直至使經過凸球面反射鏡2的自準直像和十字絲基準點均與第一自準直經瑋儀目鏡十字絲重合，凸球面反射鏡的母軸與第一自準直經瑋儀7光軸重合，此時第一自準直經瑋儀7的光軸即為粗調基準軸；
[0014]2】主鏡的安裝調試:
[0015]2.1】將離軸雙曲面反射鏡1安裝到系統平臺上，在第一自準直經瑋儀7入瞳附近建立十字絲基準，第一自準直經瑋儀7的光軸通過十字絲基準；
[0016]2.2】架設第二自準直經瑋儀8在凸球面反射鏡2后邊，同時移除凸球面反射鏡2，第二自準直經瑋儀8與第一自準直經瑋儀7互瞄；
[0017]2.3】安裝主鏡補償器10在第二自準直經瑋儀8和第一自準直經瑋儀7之間，使用第二自準直經瑋儀8調整主鏡補償器10的光軸與粗調基準軸重合；
[0018]2.4】將干涉儀9架設到粗調基準軸光路上且位于第二自準直經瑋儀8和主鏡補償器10之間，調整干涉儀9的位置，使干涉儀9出射的激光焦點位于粗調基準軸上；
[0019]2.5】調整離軸雙曲面反射鏡1的方位、俯仰、X方向平移、Y方向平移及高低方向5個自由度，通過干涉儀9的干涉圖判斷，使離軸雙曲面反射鏡1的母軸與主鏡補償器10的光軸重合，即完成主鏡調整；
[0020]3】三鏡的安裝調試:
[0021]3.1】將主鏡補償器移除，且在主鏡補償器10的位置上安裝三鏡補償器11，使用第二自準直經瑋儀8調整三鏡補償器11的光軸與粗調基準軸重合；后調整干涉儀9的位置，使干涉儀9出射的激光焦點位于粗調基準軸上；
[0022]3.2】安裝離軸二次凹扁球面鏡3，后調整離軸二次凹扁球面鏡3的方位、俯仰、X方向平移、Y方向平移及高低方向5個自由度，通過干涉儀9的干涉圖判斷，直至離軸二次凹扁球面鏡3的母軸與三鏡補償器11的光軸重合，即完成三鏡調整；
[0023]4】次鏡的復位調試:
[0024]4.1】將凸球面反射鏡2安裝在系統平臺上，同時放置標準平面鏡12，保證標準平面鏡與離軸三反系統出光口位置重合；
[0025]4.2】將干涉儀9移動到焦面5的位置，通過干涉儀9來監測凸球面反射鏡2的位置是否在初始位置，若干涉儀9經過離軸三反系統的出射光通過標準平面鏡12反射回來的像成像質量差，調整凸球面反射鏡2的方位，直至成像質量變好，此時次鏡復位完全；
[0026]4.3】移除干涉儀9、標準平面鏡12、第一自準直經瑋儀7、第二自準直經瑋儀8和三鏡補償器11，得到粗調的離軸三反系統；
[0027]5】離軸三反系統計算機輔助裝調:
[0028]5.1】在焦面5附近架設精調干涉儀，并調整精調干涉儀，使得精調干涉儀出射光斑與粗調的離軸三反系統焦點位置重合；
[0029]5.2】使精調干涉儀采集到干涉條紋，分別測量粗調的離軸三反系統五視場的波像差，將精調干涉儀采集到的不同視場的象散、慧差、球差值作為計算機輔助裝調軟件的輸入，通過計算機輔助裝調算法計算得到系統主鏡與次鏡間隔調整量Dz。，次鏡與三鏡間隔調整量隊3，次鏡X方向偏心量Dx。，次鏡y方向偏心量Dy。，次鏡X方向傾斜角度Tx。，次鏡y方向傾斜角度Ty。，三鏡X方向偏心量Dx3，三鏡y方向偏心量Dy3，三鏡X方向傾斜角度Tx3，三鏡y方向傾斜角度Ty3;
[0030]5.3】根據計算的調整量和方向，分別對粗調的離軸三反系統中次鏡和三鏡的5個自由度方向進行調整；
[0031]5.4】執行步驟5.2】，直至離軸三反系統0視場光軸上和軸外視場波前誤差滿足指標要求，得到精調的大視場離軸三反系統。
[0032]步驟1.1】中采用棉線在凸球面反射鏡表面建立十字絲基準點，步驟2.1】中采用棉線在第一自準直經瑋儀7入瞳附近建立十字絲基準。
[0033]本實用新型所具有的效果:
[0034]1、該大視場離軸三反系統，利用簡單的鏡面形式，可實現高像質、大視場光學系統設計；
[0035]2、該大視場離軸三反系統具有結構形式簡單，后期加工、檢測、裝調難度低的優占.
[0036]3、該大視場離軸三反系統與裝調技術，巧妙的根據次鏡為凸球面反射鏡的設計特點，提出了一種可操作性強、簡單可靠的離軸三反裝調技術，比以往的離軸三反裝調方法從裝調周期上大大節省了時間(以往的系統需要1-3個月，而該系統僅需要1周時間)；
[0037]4、該大視場離軸三反系統與裝調技術，在粗調完成后，首次提出了一種簡單、可行性好的計算機輔助裝調新技術，兼顧到各個視場像質的平衡，能夠指導系統快速裝調完成；
[0038]5、該大視場離軸三反系統與裝調技術，利用自準直經瑋儀與球面鏡自準的特性，比以往用刀口法來調光軸具有更高的調試精度，可保證系統在粗調完成后，具有較高的成像質量。
【附圖說明】
[0039]圖1為大視場離軸三反系統光路圖；
[0040]圖2為大視場離軸三反系統基準軸調試原理圖；
[0041]圖3為大視場離軸三反系統主鏡調試原理圖；
[0042]圖4為大視場離軸三反系統三鏡調試原理圖；
[0043]圖5