[发明专利]反射长焦望远镜装调中测量焦距的刀口装置与测量方法

说明书

本发明公开了一种反射长焦望远镜装调中测量焦距的刀口装置与测量方法。在大口径望远镜装调过程中，采用一个带有可读数的高精度五维调整架的刀口装置，附带装调过程中的用到的激光干涉仪和光电自准直仪，实现了在大口径反射式长焦望远镜装调过程中高精度测试望远镜系统的焦距，解决了传统大口径反射式长焦望远镜装调过程中无法精确控制主次镜焦距问题，大大提高了装调精度与光校效率。

技术领域

本发明属于光学测试与光学装调领域，涉及一种反射长焦望远镜装调中测量焦距的刀口装置与方法，本发明还涉及利用上述刀口装置测试装调过程中的大口径反射式长焦望远镜系统焦距的测量方法。

背景技术

空间反射式相机光学系统载荷，为了实现更高的分辨率，望远镜系统的口径越来越大，系统的焦距也更长，要求大口径的反射式望远镜光学系统的焦距控制的越来越精确。这对于大口径反射式长焦望远镜系统在光学加工、光学装调过程中，对于系统的焦距进行精确的测试与控制。

传统在光学装调过程中，对于大口径反射式长焦望远镜系统的焦距测量方法主要有两种：第一种方法，在望远镜系统焦面上放置玻罗板(一个带有固定宽度线对的平行平板)，然后利用经纬仪在望远镜系统主镜前，测试固定宽度线对对应的角度，则可计算系统焦距。此种方法由于玻罗板有一定厚度，实际测试的固定宽度的线对所在的表面不在焦面上，另外利用经纬仪测试固定线宽对应的角度过程中，由于压线判读的人为误差，对于长焦望远镜的焦距测试误差较大。第二种方法，需要在望远镜焦面放置一个探测器，然后望远镜系统与探测器作为一个整体，对准长焦平行光管，平行光管焦面的点光源在探测器上成一个像点，转动望远镜系统一个固定角度，测试探测器上两个像点之间的距离，则可计算系统焦距。此种方法由于需要在望远镜系统焦面安装探测器，此过程安装精度影响测试精度，另外，测试望远镜系统需要专场换测试光路，每次测试需要重新安装探测器，对于大口径望远镜系统的光学装调效率非常低。

因此，在光学装调过程中，如何实时、高精度、高效率测试大口径反射式长焦望远镜系统的焦距，指导装调，是光学装调领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大口径反射式长焦望远镜在光学装调过程中测试系统焦距的刀口装置，装置下部分是可读数高精度五维调整架3，并可读数。装置上部分是置于高精度五维调整架3上的带十字线的立方棱镜2和刀口1。激光干涉仪4由A点发出理想的球面波，经过有主镜(8)、次镜9组成的望远镜系统成为平行光，入射到大口径标准平面镜10，反射回望远镜系统，汇聚在B点，当望远镜系统光轴与大口径标准平面镜10的法线重合，则A、B点重合，当望远镜系统光轴与大口径标准平面镜10的法线存一定角度时，A、B点则不重合，根据这个A、B点的距离和角度，则可计算望远镜系统的焦距。

本发明的另一个目的在于提供利用上述刀口装置对大口径反射式长焦望远镜光学系统的焦距的测量方法，测量方法的具体步骤如下：

步骤一：将刀口1，带十字刻线的立方棱镜2，带读数的高精度的五维调整架3，激光干涉仪4，大型五维调整架5，平面反射镜6，待测由主镜8和次镜9组成的大口径反射式长焦望远镜系统，置于同一大型转台上，并且调整大口径标准平面镜10与激光干涉仪4，使得大口径标准平面镜10的法线、激光干涉仪4的光轴与由主镜8和次镜9组成的大口径反射式长焦望远镜系统的光轴共线，并且利用激光干涉仪4测试出由主镜8和次镜9组成的大口径望远镜系统的零视场波像差，并使离焦值为零，如附图3(1)所示；

步骤二：用平面镜头替换激光干涉仪4的球面镜头，调节可读数的高精度的五维调整架3的旋转与俯仰维度，使得带十字刻线的立方棱镜2的法线与激光干涉仪4的光轴共线，如附图3(2)所示；

步骤三：用球面镜头替换激光干涉仪4的平面镜头，调节可读数的高精度的五维调整架3与光轴垂直的平移维度，使得刀口正好切与干涉仪的镜头的焦点A上，通过查看干涉仪上的干涉条纹进行判断。记录此时高精度的五维调整架3与光轴垂直的平移维度的读数H₁，如附图3(3)所示；