一种用于离轴反射式光学系统的快速装调方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，采用数学模型或光仿真软件等软件分析各参量的失调灵敏度，根据失调特性确定装调次序；采用自准直仪首先完成标准平面镜基准建立，再完成主镜与次镜安装建立装调基准；采用一个调整机构调整离轴反射镜使得系统像质达标的情况下，通过数学模型与工程经验相结合同时确定离轴反射镜与安装面之间的垫片厚度和角度，快速完成系统装调；所述离轴反射镜调节方法根据像面波像差进行泽尼克系数分解，指导倾斜

【技术实现步骤摘要】
一种用于离轴反射式光学系统的快速装调方法


[0001]本专利技术涉及离轴反射式光学系统的
，具体涉及一种用于离轴反射式光学系统的快速装调方法，可用于离轴反射式光学系统光路的快速
、
准确调整
。

技术介绍

[0002]离轴反射式光学系统具有工作波段宽
、
光能损失小
、
无色差
、
无中心遮拦等特点，因此得到广泛应用
。
目前常用的调整离轴反射式光学系统光路的方法为“检测
‑
调整
‑
修正”不断收敛的经验式装调方法，通过反复修切和拆装确定位置，依次装调每个离轴镜装调周期较长，装调难度较大
。2021
年中国科学院西安光学精密机械研究所提出了离轴反射式望远系统及其装调检测装置
、
装调检测方法
(
专利号
CN 113917669 A)
，为离轴反射镜设计多维调整装置，控制离轴反射镜实现多维度的调整，实现快速
、
高精度的光轴同步俯仰调节和角度锁定
。
然而复杂的调整装置不仅会增加光学系统的复杂程度，同时会增加光学系统的不稳定性
。
因此，如何在调整离轴反射式光学系统光路的同时，保证调整的快速性
、
稳定性是一个亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对传统装调系统复杂
、
稳定性不高
、
装调周期长等问题，克服现有技术的不足，提出了一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，不需要离轴镜安装结构有多个自由度量化调节，仅采用一个辅助装调机构，系统结构简单，易于快速装调，稳定性高，特别适用于航空航天类等对稳定性要求较高的离轴系统装调
。
[0004]本专利技术技术方案如下：
[0005]一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]分析光学系统中的各离轴反射镜的失调灵敏度，根据失调灵敏度确定各离轴反射镜的装调次序，其中，对失调灵敏度大的离轴反射镜，优先装调；采用自准直仪首先完成标准平面镜基准建立，再完成离轴反射镜的主镜与次镜安装以建立装调基准；采用一个调整机构调整离轴反射镜使得光学系统像质达标的情况下，通过数学模型与工程经验相结合确定离轴反射镜与安装面之间的垫片厚度和角度，从而快速完成系统装调
。
[0007]进一步的，所述调整离轴反射镜的方法为根据像面波像差进行泽尼克系数分解，指导倾斜
、
俯仰和偏心参数的快速调节
。
[0008]进一步的，所述标准平面镜基准为利用光电自准直仪确保垂直于标准平面镜反射回去的光与系统光轴垂直，标准平面镜自准后不再移动调整
。
[0009]进一步的，所述调整机构为六维调整机构，用于保证六维调节精度
。
[0010]进一步的，所述主镜的装调基准的建立包括以下步骤：
[0011]1)
将带有反射面的主镜连接工装与离轴主镜镜框背面连接；
[0012]2)
再将离轴主镜镜框与主镜安装基面连接并用力矩扳手固紧，此时用光电自准直仪与主镜连接工装自准，记为主镜的装调的基准0位；
[0013]3)
再用六维调整机构与主镜背后的主镜连接工装对接固紧，松开并取下离轴主镜镜框与主镜安装基面的螺钉，用六维调整机构将主镜退后到理论间隔位置并调整角度使主镜角度恢复至基准0位
。
[0014]进一步的，所述次镜的装调基准的建立步骤如下：
[0015]1)
将带有反射面的次镜连接工装与离轴次镜镜框背面连接；
[0016]2)
再将离轴次镜镜框与次镜安装基面连接并用力矩扳手固紧，此时用光电自准直仪与次镜连接工装自准，记为次镜的装调的基准0位；
[0017]3)
再用六维调整机构与次镜背后的次镜连接工装对接固紧，松开并取下次镜框与安装基面的螺钉，用六维调整机构将主镜退后到理论间隔位置并调整角度使次镜角度恢复至基准0位
。
[0018]进一步的，所述确定离轴反射镜与安装面之间的垫片厚度和角度的步骤包括：
[0019]1)
通过仿真及失调性分析确定了各离轴反射镜的失调灵敏度，分析得出此光学系统次镜灵敏度高，直接快速调整次镜使系统焦点位置和像质达标；
[0020]2)
在调好次镜后对其安装孔位进行确认，若有不对，再通过之前的失调灵敏度对主镜进行调整，在保证系统像质及焦点位置的情况下，将主镜和次镜进行系统联调，从而达到系统像质，系统焦点位置，安装孔位都合格的情况；
[0021]3)
分别记录离轴主次镜对应光电自准直仪的读数，所述读数为对应离轴反射镜的偏摆角度，通过离轴镜工装导轨移动离轴反射镜前后位置，确定主镜镜框和次镜镜框与安装基面间的间隔，从而最终确定两块离轴反射镜的垫片厚度及倾斜角度，直接加工到位即可
。
[0022]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]1、
本专利技术将数学模型与工程经验结合起来精确确定垫片，打破了传统的通过“检测
‑
调整
‑
修正”不断收敛的装调方法，装调效率大幅提升；
[0024]2、
本专利技术不需要离轴镜安装结构有多个自由度量化调节，仅采用一个辅助装调机构，系统结构简单，易于装调和搬运；
[0025]3、
本专利技术通过结构设计保证和各元件光学基准设置，保证了装调过程中光学件的安装定位，使其能高精度
、
快速地安装到理论位置，为主次镜系统精调奠定基础；
[0026]4、
本专利技术可以同时对多片离轴反射镜进行装调，同步确定各离轴镜的垫片角度厚度，直接进行加工，可成倍提高量产设备的产量
。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术实施例提供的主次镜离轴系统示意图；
[0028]图2是根据本专利技术实施例提供的一种主次镜离轴系统装调示意图；
[0029]图3是主镜
、
主镜镜框与主镜连接工装连接示意图；
[0030]图4是次镜
、
次镜镜框与次镜连接工装连接示意图
。
[0031]其中：1‑
标准平面镜，2‑
离轴主镜，3‑
主镜镜框，4‑
主镜连接工装，5‑
主镜六维调整机构，6‑
离轴次镜，7‑
次镜镜框，8‑
次镜连接工装，9‑
次镜六维调整机构，
10
‑
系统光轴补偿器，
11
‑
4D
干涉仪，
12
‑
主镜光电自准直仪，
13
‑
次镜光电自准直仪
。
具体实施方式
[0032]为使得本专利技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：分析光学系统中的各离轴反射镜的失调灵敏度，根据失调灵敏度确定各离轴反射镜的装调次序，其中，对失调灵敏度大的离轴反射镜，优先装调；采用自准直仪首先完成标准平面镜基准建立，再完成离轴反射镜的主镜与次镜安装以建立装调基准；采用一个调整机构调整离轴反射镜使得光学系统像质达标的情况下，通过数学模型与工程经验相结合确定离轴反射镜与安装面之间的垫片厚度和角度，从而快速完成系统装调
。2.
根据权利要求1所述的一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，其特征在于：所述调整离轴反射镜的方法为根据像面波像差进行泽尼克系数分解，指导倾斜
、
俯仰和偏心参数的快速调节
。3.
根据权利要求1所述的一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，其特征在于：所述标准平面镜基准为利用光电自准直仪确保垂直于标准平面镜反射回去的光与系统光轴垂直，标准平面镜自准后不再移动调整
。4.
根据权利要求1所述的一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，其特征在于：所述调整机构为六维调整机构，用于保证六维调节精度
。5.
根据权利要求1所述的一种用于多离轴反射系统的快速装调方法，其特征在于：所述主镜的装调基准的建立包括以下步骤：
1)
将带有反射面的主镜连接工装与离轴主镜镜框背面连接；
2)
再将离轴主镜镜框与主镜安装基面连接并用力矩扳手固紧，此时用光电自准直仪与主镜连接工装自准，记为主镜的装调的基准0位；
3)
再用六维调整机构与主镜背后的主镜连接工装对接固紧，松开并取...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文凯，崔浩，章明，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：