一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构及方法，同轴四反光学系统结构紧凑，但其重量和面型精度有一定要求，设计了具有消应力的挠性结构和轻量化结构的镜头，镜头的装调采用波前检测，干涉仪出射的平行光经由同轴四反光学系统反射后聚焦于球面镜的球心处，经由球面反射镜反射并沿原路返回，通过分析反射的波前计算失调量，然后调节镜子的相对位置，直到达到指标要求，设计了装调机构，调节镜子的相对位置以及球面镜的位置。本发明专利技术整个系统结构简单，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构及方法


[0001]本专利技术属于同轴四反光学系统，涉及一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构及方法。

技术介绍

[0002]在红外光学成像系统中，同轴四反是一种常用的结构形式，它反射率高、无色差、结构紧凑，但对弱小目标的探测，需要光学系统的成像质量极高，探测系统对镜头的重量也有限制，因此如何设计并装调出重量轻、成像质量高的光学镜头尤其重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了一种同基于波前检测的同轴四反镜头装调机构及方法，(1)克服了铝合金镜子轻量化后容易安装变形的问题；(2)解决了由于加工误差的存在，基于镜子的面型和基准装调的成像质量不高的问题。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：
[0005]一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，包括干涉仪、同轴四反镜头、第一镜头调节机构、固定结构、第二镜头调节机构、球面镜调节机构、支撑机构；同轴四反镜头包括沿着远离干涉仪的方向依次设置的次镜、主四镜、三镜，球面镜通过球面镜调节机构连接于支撑机构，球面镜调节机构用于调节球面镜沿着干涉仪轴线方向以及垂直于干涉仪轴线方向的位置，三镜通过第二镜头调节机构连接于支撑机构，第二镜头调节机构用于调节三镜垂直于干涉仪轴线方向的位置，主四镜通过固定结构连接于支撑机构，次镜通过第一镜头调节机构连接于固定结构，第一镜头调节机构用于调节次镜垂直于干涉仪轴线方向的位置。
[0006]在一个具体实施例中，所述支撑机构包括底座、支撑柱、底板，底座和支撑柱都固定在底板上，底座用于支撑第一镜头调节机构、固定结构、第二镜头调节机构、次镜、主四镜、三镜，支撑柱用于支撑球面镜调节机构和球面镜。
[0007]在一个具体实施例中，所述固定结构包括下壳体，下壳体固定连接于支撑机构，主四镜固定连接于下壳体顶部。
[0008]在一个具体实施例中，所述第二镜头调节机构包括支撑框、第二调节螺钉、托环、螺钉，支撑框固定在支撑结构上、且套设在下壳体外侧，下壳体的底部固定在支撑框的内圈法兰上，三镜位于下壳体的底部，托环位于三镜的底部，螺钉穿过下壳体底部、以及三镜的连接孔与托环螺纹连接，三镜的连接孔的孔径大于螺钉的外径，第二调节螺钉在支撑框的周向均匀螺纹连接四个，第二调节螺钉的端部正对三镜的外周向。
[0009]在一个具体实施例中，所述螺钉包括悬吊螺钉和紧固螺钉，悬吊螺钉用定力矩0.05
‑
0.15N.m的力将下壳体、三镜、托环连接，以使三镜在垂直于干涉仪轴线方向的位置可调，三镜的位置调节完毕后，使用紧固螺钉将下壳体、三镜紧固，并拆下悬吊螺钉和托环。
[0010]在一个具体实施例中，所述第一镜头调节机构包括次镜法兰、上壳体、第一调节螺
钉、连接螺钉，次镜连接于次镜法兰，次镜法兰通过连接杆连接于上壳体内，上壳体位于主四镜上方，下壳体的顶部和主四镜开设有正对的调节孔，连接螺钉穿过调节孔与上壳体螺纹连接，调节孔的孔径大于连接螺钉的外径，第一调节螺钉在支撑框的周向均匀螺纹连接四个，第二调节螺钉的端部正对上壳体外壁。
[0011]在一个具体实施例中，所述三镜的连接孔的孔径比螺钉外径至少大0.5mm；调节孔的孔径比连接螺钉的外径至少大0.5mm。
[0012]在一个具体实施例中，所述主四镜包括第四镜体、与第四镜体一体连接的第四安装法兰，三镜包括第三镜体、与第三镜体一体连接的第三安装法兰，第三安装法兰和第四安装法兰用于与下壳体进行连接，第三安装法兰和第四安装法兰的周向设置有挠性结构，挠性结构包括至少两圈弧形孔，第四安装法兰上的每圈弧形孔包括绕主四镜轴线均匀分布的多个弧形孔，第三安装法兰上的每圈弧形孔包括绕三镜轴线均匀分布的多个弧形孔；相邻的两圈弧形孔之间交错设置。
[0013]在一个具体实施例中，所述球面反射镜调节机构包括球面镜、压环、两维平移台，两维平移台固定连接于支撑机构，两维平移台连接有具有内螺纹的圆筒、螺纹连接于圆筒内的调节筒，两维平移台用于带动圆筒进行水平移动，调节筒通过螺纹在圆筒内竖直移动，球面镜用压环固定在调节筒内部。
[0014]一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构的装调方法，根据上述任一所述的一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，包括：
[0015]S1:干涉仪出射的平行光经由同轴四反镜头光学系统反射后聚焦于球面镜的球心处，经由球面镜反射并沿原路返回，通过分析反射回的波前ZernikeFringe系数来反推出失调量，根据失调量对同轴四反镜头进行调节；
[0016]S2:转调节筒，调节球面镜的上下位置，通过两轴平移台调节球面镜的水平位置，使球面镜的球心位于同轴四反镜头的焦面；
[0017]S3:旋转第一调节螺钉调节次镜的水平位置；
[0018]S4:旋转第二调节螺钉调节三镜的水平位置；
[0019]S5:当干涉仪波前PV值达2个波长左右，装调到位，通过拧紧连接螺钉固定次镜，通过拧紧紧固螺钉固定三镜。
[0020]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0021]1、同轴四反镜头的每组镜子的安装法兰都设计了挠性结构，减小了安装应力对镜面面型的影响，镜头成像质量提高，主四镜和三镜进行了轻量化设计，减小了镜头的重量。
[0022]2、装调装置无需反复拆卸就可以实现光学系统所有镜子的装调。
[0023]3、利用实时的波前检测方法装调，不依赖于光学元件基准的加工精度，装调出的镜头成像质量更高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的装置三维图；
[0025]图2为本专利技术的装置剖面图；
[0026]图3为本专利技术的镜头的主四镜；
[0027]图4为本专利技术镜头的次镜；
[0028]图5为本专利技术镜头的三镜；
[0029]图6为本专利技术镜头的装配图；
[0030]图7为图2中A处的放大结构示意图；
[0031]图8为图3中B处的放大结构示意图。
[0032]附图标记说明：1、干涉仪；4、球面镜调节机构；5、支撑机构；
[0033]2‑
1、次镜法兰；2
‑
2、上壳体；2
‑
3、次镜；2
‑
4、主四镜；2
‑
5、下壳体；2
‑
6、三镜；
[0034]3‑
1、支撑框；3
‑
2、第一调节螺钉；3
‑
3、托环；3
‑
4、第二调节螺钉；
[0035]4‑
1、球面镜；4
‑
2、压环；4
‑
3、调节筒；4
‑
4、调节座；4
‑
5、两维平移台；
[0036]5‑
1、底座；5
‑
2、支撑柱；5
‑
3、底板；
[0037]6‑
1、挖孔；6
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，其特征在于：包括干涉仪(1)、同轴四反镜头、第一镜头调节机构、固定结构、第二镜头调节机构、球面镜调节机构(4)、支撑机构(5)；同轴四反镜头包括沿着远离干涉仪(1)的方向依次设置的次镜(2
‑
3)、主四镜(2
‑
4)、三镜(2
‑
6)，球面镜调节机构(4)连接于支撑机构(5)，球面镜调节机构(4)用于调节球面镜(4
‑
1)沿着干涉仪(1)轴线方向以及垂直于干涉仪(1)轴线方向的位置，三镜(2
‑
6)通过第二镜头调节机构连接于支撑机构(5)，第二镜头调节机构用于调节三镜(2
‑
6)垂直于干涉仪(1)轴线方向的位置，主四镜(2
‑
4)通过固定结构连接于支撑机构(5)，次镜(2
‑
3)通过第一镜头调节机构连接于固定结构，第一镜头调节机构用于调节次镜(2
‑
3)垂直于干涉仪(1)轴线方向的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，其特征在于：所述支撑机构(5)包括底座(5
‑
1)、支撑柱(5
‑
2)、底板(5
‑
3)，底座(5
‑
1)和支撑柱(5
‑
2)都固定在底板(5
‑
3)上，底座(5
‑
1)用于支撑第一镜头调节机构、固定结构、第二镜头调节机构、次镜(2
‑
3)、主四镜(2
‑
4)、三镜(2
‑
6)，支撑柱(5
‑
2)用于支撑球面镜调节机构(4)和球面镜(4
‑
1)。3.根据权利要求1所述的一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，其特征在于：所述固定结构包括下壳体(2
‑
5)，下壳体(2
‑
5)固定连接于支撑机构(5)，主四镜(2
‑
4)固定连接于下壳体(2
‑
5)顶部。4.根据权利要求3所述的一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，其特征在于：所述第二镜头调节机构包括支撑框(3
‑
1)、第二调节螺钉(3
‑
4)、托环(3
‑
3)、螺钉，支撑框(3
‑
1)固定在支撑结构上、且套设在下壳体(2
‑
5)外侧，下壳体(2
‑
5)的底部固定在支撑框(3
‑
1)的内圈法兰上，三镜(2
‑
6)位于下壳体(2
‑
5)的底部，托环(3
‑
3)位于三镜(2
‑
6)的底部，螺钉穿过下壳体(2
‑
5)底部、以及三镜(2
‑
6)的连接孔与托环(3
‑
3)螺纹连接，三镜(2
‑
6)的连接孔的孔径大于螺钉的外径，第二调节螺钉(3
‑
4)在支撑框(3
‑
1)的周向均匀螺纹连接四个，第二调节螺钉(3
‑
4)的端部正对三镜(2
‑
6)的外周向。5.根据权利要求4所述的一种基于波前检测的同轴四反镜头装调机构，其特征在于：所述螺钉包括悬吊螺钉和紧固螺钉，悬吊螺钉用定力矩0.05
‑
0.15N.m力将下壳体(2
‑
5)、三镜(2
‑
6)、托环(3
‑
3)连接，以使三镜(2
‑
6)在垂直于干涉仪(1)轴线方向的位置可调，三镜(2
‑
6)的位置调节完毕后，使用紧固螺钉将下壳体(2
‑
5)、三镜(2
‑
6)之间紧固，并拆下悬吊螺钉和托环(3
‑
3)。6.根据权利要求4所述的一种基于波...

【专利技术属性】
技术研发人员：任桃桃，李琪，陈楠，杨俊，白俊磊，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：