[发明专利]一种大视场离轴三反光学系统的装调方法

说明书

本发明公开了一种大视场离轴三反光学系统的装调方法。该方法的主要实现步骤包括：1、建立系统装调基准；2、三镜的安装以及面形检测；3、次镜的安装及面形检测；4、主镜的安装与测试；采用本方法进行装调时，不需要调节次镜与三镜，仅仅调节主镜的五个自由度即可，相比现有的经验装调方法，装调过程中的调节自由度减小一半，实现了离轴式光学系统光路装调过程的可控性，提高了光学系统光路的装调效率。

技术领域

本发明涉及光学系统装调技术领域，特别是涉及一种大视场离轴三反光学系统的装调方法，主要用于各类大视场、大口径反射光学系统光路的快速装调。

背景技术

随着空间光学遥感器的广泛应用和飞速发展，其光学系统的结构由传统的共轴系统发展到了离轴系统。其中，离轴三反射系统无中心遮挡，能量利用率高，杂光控制容易，可以实现大视场、大相对孔径，已得到广泛的关注。

而随着离轴三反光学系统的口径、视场等设计指标不断提高，设计时需要将离轴三反光学系统中的离轴主镜、次镜、三镜的倾斜、偏心作为优化变量实现系统像质要求。以此设计完的离轴三反光学系统中，离轴主镜、次镜、三镜的光轴不相互重合，存在夹角或平移偏差。

现有离轴三反光学系统在装调时，主要依靠装调人员的经验来完成，离轴三反光学系统装调过程中各离轴非球面的调节主要依靠经验。单块反射镜需要调节5个自由度，三反光学系统中至少需要调节10个自由度，同时各自由度之间存在相互耦合关系。因此，现有方式进行调节时，反射镜各个自由度调节存在很大的盲目性、随机性，存在装调周期过长、精度较低的缺点。

发明内容

为解决现有方式调节离轴三反光学系统时存在装调周期过长、精度较低的缺点，本发明依据光学系统的中参数的特殊性，提供了一种大视场离轴三反光学系统的装调方法。

本发明的具体技术方案是：

一种大视场离轴三反光学系统的装调方法，包括以下步骤：

步骤1：建立系统装调基准

步骤1.1：建立系统坐标系XYZ；其中，Z轴为系统光轴，X轴、Y轴均垂直于Z轴；

步骤1.2：调节经纬仪使其光轴水平，经纬仪光轴即为Z轴，打开经纬仪自准功能，在经纬仪前方安装三镜补偿器，通过经纬仪的内调焦功能观察三镜补偿器中不同光学表面自准返回的“十”字像是否与经纬仪分划板中心重合；

若重合，保持经纬仪、三镜补偿器不动，开始执行步骤2：

若不重合，调节三镜补偿器沿X轴、Y轴的方向平移，以及绕X轴、Y轴旋转倾斜直至三镜补偿器中多个光学表面的自准返回的“十”字像与经纬仪分划板中心重合，则此时三镜补偿器光轴与经纬仪光轴重合，保持经纬仪、三镜补偿器不动，开始执行步骤2；

步骤2：三镜的安装以及面形检测

步骤2.1：安装干涉仪，调节干涉仪沿X轴和Y轴平移，使得干涉仪测试光的焦点通过三镜补偿器后位于经纬仪的分划板中心，确保干涉仪的焦点位于三镜补偿器的光轴上；

步骤2.2：安装三镜，保持三镜补偿器不动，调节干涉仪与三镜补偿器沿Z轴之间的间隔，调节三镜沿Z轴、X轴、Y轴平移，以及绕X轴、Y轴旋转倾斜使得三镜光轴与三镜补偿器光轴重合；

步骤2.3：当检测到三镜面形检测波前误差RMS精度达到要求时，三镜光轴与三镜补偿器光轴重合；

步骤3：次镜的安装及面形检测

步骤3.1：保持经纬仪指向不变，将经纬仪沿X轴方向平移D1mm, D1为离轴三反光学系统中次镜光轴与三镜光轴间隔；安装次镜补偿器，并调整使次镜补偿器中多个光学表面自准返回“十”字像与经纬仪分划板中心重合，可以确保此时次镜补偿器光轴与经纬仪光轴重合；