大口径反射光学系统中间像面检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大口径反射光学系统中间像面检测装置，其解决了现有大口径反射光学系统装调过程中光学系统中间像面非完善成像、次镜平移倾斜的特殊组合状态、检测视场过于单一等技术问题。该装置包括干涉自准平面镜、干涉仪以及衍射平板；干涉自准平面镜设置在待测大口径反射光学系统次镜的正前方，干涉仪设置在待测大口径反射光学系统主镜的正后方，衍射平板设置在待测大口径反射光学系统主镜和次镜形成的一次像面与次镜之间。

【技术实现步骤摘要】
大口径反射光学系统中间像面检测装置
本技术涉及光学系统检测
，具体涉及一种大口径反射光学系统中间像面检测装置。
技术介绍
长焦距、大视场、大口径、宽波段的多反射式相机系统越来越广泛的应用于民用航空、航天领域。大口径多反射光学系统一般由主反射镜、次反射镜和第三反射镜组成。为使大口径反射光学达到优异成像质量，不仅需要反射光学系统在设计时全视场消像差，还需要在研制过程中对各反射镜进行高精度装调以保证各反射镜位置误差引起的像差在公差要求范围内。大口径反射光学系统在装调过程一般首先通过检测轴上视场主、次镜形成中间像面的像差系数来检验主、次镜的装配状态。该方法存在以下缺陷：1、主次镜形成的中间像面不是完善成像状态，理想状态下中间像面像差系数不为零，而次镜位置参数存在误差时会在中间像面上引入新的像差系数，两种像差系数存在相互补偿、叠加等多种情况，无法判断次镜真实位置状态；2、次镜位置参数中的平移与倾斜能引起相同像差，即使中间像面单个视场像差系数满足设计要求，有可能为次镜平移倾斜的特殊组合状态；3、中间像面检测视场过于单一，不能进行多个视场点测试。
技术实现思路
为了解决现有大口径反射光学系统装调过程中光学系统中间像面非完善成像、次镜平移倾斜的特殊组合状态、检测视场过于单一等技术问题，本技术提供一种采用衍射光学元件补偿的大口径反射光学系统中间像面检测装置。本技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本技术在反射光学系统主、次镜形成的中间像面与次镜之间插入平板衍射玻璃，并保证所选多个测试视场光束在衍射平板上投影无重叠区域；其中，所述平板衍射元件上存在多个衍射区域以对应不同功能，主要分为补偿区域和对准区域；补偿区域利用平板衍射元件相位参数引入特定像差系数，使得中间像面像差系数为零，达到完善成像条件；对准区域主要利用平板衍射元件相位参数生成各种参考标记，在检测中间像面时保证平板衍射元件相对于次镜、像面上测试仪器位置参数不会引入额外像差系数；引入衍射元件后，通过测量补偿后中间像面多个视场像差系数是否同时为接近于零来判断次镜平移倾斜状态，若多个视场测试像差系数同时接近于零，则次镜位置参数满足要求，反之调节次镜位置参数(平移/倾斜)直至达到多个视场像差系数接近于零。本技术的具体技术方案是：本技术提供了一种大口径反射光学系统中间像面检测装置，包括干涉自准平面镜、干涉仪以及衍射平板；所述干涉自准平面镜设置在待测大口径反射光学系统次镜的正前方，干涉仪设置在待测大口径反射光学系统主镜的正后方，所述衍射平板设置在待测大口径反射光学系统主镜和次镜形成的中间像面与次镜之间；衍射平板设置有补偿衍射区域、第一对准区域以及第二对准区域；所述补偿衍射区域为N个；第一个补偿衍射区域设置在衍射平板的中点，其余N-1个补偿衍射区域沿着衍射平板的径向方向依次排列；第一对准区域为2N个，N≥1；每一个补偿衍射区域对应两个第一对准区域；两个第一对准区域分别位于补偿衍射区域的左右两侧且补偿衍射区域的口径与每一个第一对准区域的口径相同；补偿衍射区域、第二对准区域为透射形式的非对称衍射面，第一对准区域为反射形式的非对称衍射面；所述补偿衍射区域相位参数引入的像差系数使中间像面对应视场完整成像；第一对准区域用于对准衍射平板和干涉仪；第二对准区域用于对准衍射平板和次镜。进一步地，该装置还包括五轴调节架以及干涉仪调整架；其中，一台五轴调节架上安装衍射平板和干涉仪调整架，干涉仪调整架上安装干涉仪。进一步地，上述衍射平板采用融石英制成。进一步地，上述补偿衍射区域、第一对准区域均为圆形；第二对准区域为长方形。本技术的有益效果如下：1、本技术采用的补偿区域衍射面相位参数引入的像差可以补偿中间像面的像差，是中间像面达到完善成像条件，确定中间像面所测像差系数由次镜位置误差引起。2、本技术可进行多个视场像差系数测量，排除次镜平移倾斜的特殊组合状态，保证次镜位置参数满足设计结果。3、本技术衍射平板上的第一对准区域和第二对准区域相位参数可保证测试衍射平板、干涉仪在中间像面检测光路中的正确位置，保证衍射平板位置误差不引入像差系数。附图说明图1是本技术的采用衍射光学元件补偿的大口径反射光学系统中间像面检测装置示意图；图2是未补偿中间像面MTF曲线图；图3是衍射补偿后中间像面MTF曲线图；图4是补偿衍射光学元件功能区域划分。附图标记如下：1-干涉自准平面镜，2-次镜，3-衍射平板，31-补偿衍射区域、32-第一对准区域、33-第二对准区域、4-中间像面，5-干涉仪，6-主镜、7-五轴调节架、8-干涉仪调整架。具体实施方式以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，并不限定本技术。图1所示为本技术的大口径反射光学系统中间像面检测装置的基本结构示意图，该装置包括干涉自准平面镜1、干涉仪5以及衍射平板3；干涉自准平面镜1设置在待测大口径反射光学系统次镜2的正前方，干涉仪5设置在待测大口径反射光学系统主镜6的正后方，衍射平板3设置在待测大口径反射光学系统主镜6和次镜2形成的中间像面4与次镜2之间；衍射平板3设置有补偿衍射区域31、第一对准区域32以及第二对准区域33；补偿衍射区域31为N个；第一个补偿衍射区域31设置在衍射平板3的中点，其余N-1个补偿衍射区域31沿着衍射平板3的径向方向依次排列；第一对准区域32为2N个，N≥1；每一个补偿衍射区域31对应两个第一对准区域32；两个第一对准区域32分别位于补偿衍射区域31的左右两侧且补偿衍射区域31的口径与每一个第一对准区域32的口径相同；补偿衍射区域31为透射形式的衍射面，第一对准区域32和第二对准区域33包含反射、透射形式的非对称衍射面；补偿衍射区域31相位参数引入的像差系数使中间像面对应视场完整成像；第一对准区域32用于对准衍射平板3和干涉仪5；第二对准区域33用于对准衍射平板3和次镜2。为了方便对干涉仪和衍射平板进行调整，该装置还包括五轴调节架7以及干涉仪调整架8；其中，一台五轴调节架7上安装衍射平板和干涉仪调整架8，干涉仪调整架8上安装干涉仪5。以下通过具体实施例详细描述本技术，基于图1所示的反射光学系统，主镜口径为650mm，曲率半径为-2095.41mm，二次曲面系数为-0.9605。次镜曲率半径为-567.94mm，二次曲面系数为-2.1896，主次镜间隔为829.39mm，半视场角为0.6度。结合系统参数，选取系统的中心视场(0°)、中间视场(0.3°)、边缘视场(0.6°)作为中间像面多视场检测点，在次镜后814.22mm处引入材料为融石英(SILICA)厚度为10mm的衍射平板，口径120mm，衍射平板后表面距离中间相面为123mm.计算三个视场在衍射平板上相位参数补偿三个视场对应像差，三个补偿衍射区域相位参数结果见表1。表1其中，补偿衍射区域所用相位参数表达式为ZernikeFringephase多项式，Z4、Z5、…、Z15为ZernikeFringephase多项式所对应项的系数，衍射级次为﹢1，不同视场光束投影的归一化半径均为10，所对应在衍射平板的位置如图1、图4.其中Z4、Z5、…、Z1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径反射光学系统中间像面检测装置，其特征在于：包括干涉自准平面镜、干涉仪以及衍射平板；所述干涉自准平面镜设置在待测大口径反射光学系统次镜的正前方，干涉仪设置在待测大口径反射光学系统主镜的正后方，所述衍射平板设置在待测大口径反射光学系统主镜和次镜形成的中间像面与次镜之间；衍射平板设置有补偿衍射区域、第一对准区域以及第二对准区域；所述补偿衍射区域为N个；第一个补偿衍射区域设置在衍射平板的中点，其余N‑1个补偿衍射区域沿着衍射平板的径向方向依次排列；第一对准区域为2N个，N≥1；每一个补偿衍射区域对应两个第一对准区域，两个第一对准区域分别位于补偿衍射区域的左右两侧且补偿衍射区域的口径与每一个第一对准区域的口径相同；补偿衍射区域、第二对准区域为透射形式的非对称衍射面，第一对准区域为反射形式非对称衍射面；所述补偿衍射区域相位参数引入的像差系数使中间像面对应视场完整成像；第一对准区域用于对准衍射平板和干涉仪；第二对准区域用于对准衍射平板和次镜。

【技术特征摘要】
1.一种大口径反射光学系统中间像面检测装置，其特征在于：包括干涉自准平面镜、干涉仪以及衍射平板；所述干涉自准平面镜设置在待测大口径反射光学系统次镜的正前方，干涉仪设置在待测大口径反射光学系统主镜的正后方，所述衍射平板设置在待测大口径反射光学系统主镜和次镜形成的中间像面与次镜之间；衍射平板设置有补偿衍射区域、第一对准区域以及第二对准区域；所述补偿衍射区域为N个；第一个补偿衍射区域设置在衍射平板的中点，其余N-1个补偿衍射区域沿着衍射平板的径向方向依次排列；第一对准区域为2N个，N≥1；每一个补偿衍射区域对应两个第一对准区域，两个第一对准区域分别位于补偿衍射区域的左右两侧且补偿衍射区域的口径与每一个第一对准区域的口径相同；补偿衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志海，樊学武，邹刚毅，马臻，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61