[发明专利]大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法

说明书

本发明涉及一种大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法，在检测光路上依次设置有：目标靶板与照明系统；带有可变光栏的小口径准直光学系统；第一折转分束棱镜；第二折转分束棱镜；测量头部第三折转分束棱镜；测量头部第一分束棱镜；第二分束棱镜；第一光电自准直仪；第三分束棱镜；第二光电自准直仪。本发明的大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法，主要用于大口径光电探测系统不同仰角下波像差检测，可以实现不同仰角下成像质量及其稳定性定量评价。

技术领域

本发明属于光学检测与光学测量领域，特别涉及一种大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法。

背景技术

伴随地基光电探测系统中主光学系统口径不断增大，光电探测系统跟踪成像过程中大口径主光学系统仰角改变将对其光学性能稳定性产生较大影响。相关仿真与实验表明，当光学系统口径接近3m，其仰角由水平(0°)变化至天顶(90°)所引发的面形变化约达到λ/11(RMS，λ＝632.8nm)以上，由仰角变化引发的离焦量超过17mm，光轴动态指向误差超过0.01°。作为光学性能稳定性的两个方面，成像质量及光学参数的稳定性直接影响成像分辨力与测量精度。目前大口径光电探测系统大多通过加装自适应光学系统对上述波前像差与大气扰动引入的综合波前畸变进行自适应矫正，但受限于自适应光学系统动态矫正速度与矫正范围之间的矛盾，需要确保光学系统综合波前变化量在矫正范围内方可保证光电探测系统的成像质量。而上述不同仰角下重力引发的系统波前畸变多为量级较大的低频波前误差，需要在自适应光学系统加装前予以测量和验证并控制在一定范围内。

目前用于系统波像差检测的大口径平面反射镜、平行光管自准直干涉检测法，或子孔径拼接干涉检测法均难以适用于不同仰角下大口径光电探测系统波前检测。为此，本发明提出了一种基于子孔径波面斜率采样测量，再重构全口径波前的测量光路布置方案及相应的测试设备技术方案，可用于检测大口径光电探测系统不同仰角下的系统波像差。目前，上述子孔径斜率采样测量原理受制于采样密度、系统构型等所限，至今仍无法完全取代全口径干涉检测或室外观星检测，其目前存在的主要局限性包括：

(1)子孔径扫描过程中自身的倾斜误差难以控制，目前的技术思路大多通过提高机械扫描系统的运动精度、定位精度等被动降低该项误差。由此导致仪器体积、重量大幅增加。而受由此引起的采样累积误差所限，子孔径采样密度难以提高、子孔径倾斜误差的抑制残差仍不满足到波前重构的精度需求。

(2)子孔径扫描过程中，受气流扰动、非等相位振动等环境误差影响，子孔径斜率存在随机测量误差，相当于在最终重构的波前中附加了一个随机误差本底，对波前信息中的中高频部分带来较大的测量误差。

(3)为保证扫描精度，目前的测量装置大多体积重量庞大，不易实现不同仰角下使用，灵活性与适用性均较差。

发明内容

为解决目前大口径、甚大口径光电探测系统在工程研制过程中，系统成像质量及其稳定性难以定量、客观评价的工程难题，基于目前的子孔径斜率扫描并重构全口径波前的基本方法，本发明提供一种大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种大口径光电探测系统不同仰角下波像差室内检测方法，在检测光路上依次设置有：目标靶板与照明系统；带有可变光栏的小口径准直光学系统；第一折转分束棱镜；第二折转分束棱镜；测量头部第三折转分束棱镜；测量头部第一分束棱镜；第二分束棱镜；第一光电自准直仪；第三分束棱镜；第二光电自准直仪；

该方法包括以下步骤：

(1)、控制待测光电探测系统转动俯仰轴系至一固定俯仰角，并锁紧该轴系保证测量过程中俯仰轴稳定；

(2)、目标靶板与照明系统中的激光光源经空间滤波器后照明目标板上的星点目标，并经带有可变光栏的小口径准直光学系统准直为小口径平行光束照射进入第一折转分束棱镜；