一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法，采用数值计算方法计算全孔径‑子孔径转换矩阵，将转换矩阵扩展到Zernike第36项，由于转换矩阵覆盖了条纹Zernike分解的全部级数，子孔径‑全孔径对应关系唯一，因此可采用一个子孔径对全孔径进行反演；本发明专利技术还借助定位平面镜进行像素级别的标准平面镜阵列空间定位，克服了传统子孔径反演实施中标准平面镜阵列的中心法线与检测光路主光轴共轴调整时特别在偏视场测试时难以建立空间基准的问题；本发明专利技术利用子孔径测试条件解决了全孔径系统波前的测试，节约了测试成本，缩短了测试周期。

A method for inversion and implementation of the wavefront subaperture of an optical system

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法
本专利技术涉及一种光学系统波前检测的方法，特别涉及一种基于子孔径反演的大口径光学系统波前检测与实施方法。
技术介绍
大口径光学系统的检测是高分辨率空间相机研制的关键环节，直接影响到相机性能和可靠性。大口径光学系统的一般检测手段需要配套大口径标准平面镜，但大口径平面镜制造的难度和成本随口径指数级提高。目前技术水平下，平面标准镜的加工极限在2m左右，且成本极高，因此已经无法满足大口径空间相机研制的条件保障要求。目前主流的替代技术是子孔径拼接与子孔径反演技术，其中子孔径拼接技术测试工装精密昂贵，测试周期长，结果是不同时间不同外界条件(如气流)影响下的拼接结果，可参考意义降低；子孔径反演技术克服了子孔径拼接技术的时效问题，并且测试工装简单测试周期短。现有的子孔径反演方法使用数学方法推导了前九项Fringezernike系数的全域-子域转换矩阵，本专利技术用数值方法将全孔径-子孔径转换矩阵推广到了全项Fringezernike系数，并且提出基于像素级别的子孔径反演实施方法。另外现有的子孔径反演方法受限于全域-子域转换矩阵只覆盖了前九项Fringezern本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定标准平面镜阵列(5)布局，将各标准平面镜(3)、定位镜(4)安装在阵列背板(1)的相应孔位上；步骤二、利用三坐标检测仪对安装在阵列背板(1)上的各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行圆心坐标测量，并根据测量结果对各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行位置精调，直到各标准平面镜(3)、定位镜(4)圆心进入标准平面镜阵列(5)中的设定位置；步骤三、对各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行相位粗调，保证各标准平面镜(3)、定位镜(4)相位误差在干涉仪(6)可信量程内；步骤四、搭建检测光路：将干涉仪(6)置于待测大口径望远镜光学镜...

【技术特征摘要】
1.一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定标准平面镜阵列(5)布局，将各标准平面镜(3)、定位镜(4)安装在阵列背板(1)的相应孔位上；步骤二、利用三坐标检测仪对安装在阵列背板(1)上的各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行圆心坐标测量，并根据测量结果对各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行位置精调，直到各标准平面镜(3)、定位镜(4)圆心进入标准平面镜阵列(5)中的设定位置；步骤三、对各标准平面镜(3)、定位镜(4)进行相位粗调，保证各标准平面镜(3)、定位镜(4)相位误差在干涉仪(6)可信量程内；步骤四、搭建检测光路：将干涉仪(6)置于待测大口径望远镜光学镜头焦面处，调整光路，使得干涉仪(6)、待测大口径望远镜光学镜头(7)与标准平面镜阵列(5)形成自准直光路；步骤五、对待测大口径望远镜光学镜头与标准平面镜阵列进行对准调整；步骤六、通过干涉仪(6)测量获得待测大口径望远镜光学镜头的离散波前，波前的离散方式与标准平面镜阵列(5)布局方式相同；步骤七、利用数值计算法，获得各标准平面镜(3)与待测大口径望远镜光学镜头(7)的Zernike转换矩阵T；步骤八、利用步骤六中各标准平面镜(3)的测试结果与转换矩阵T反演出待测大口径望远镜光学镜头(7)的全孔径波前。2.根据权利要求1所述的一种光学系统波前的子孔径反演与实施方法，其特征在于：所述标准平面镜阵列(5)包括阵列背板(1)、外包络参考圆(2)、标准平面镜(3)与定位镜(4)，标准平面镜(3)、定位镜(4)为平面反射镜，标准平面镜(3)的口径大于定位镜(4)的口径；外包络参考圆(2)为布置标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌，王昀，王向东，许春晓，贾馨，董欣，伏瑞敏，陈西，陈佳夷，栗孟娟，阴刚华，焦文春，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11