[发明专利]一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出的方法，特别是采用光学干涉技术来实现的方法。在涉及反射式空间光学遥感器的装调和测试中有着重要的应用。

背景技术

大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出的方法在引出精度上有秒级的精度主要是利用了测试光路中干涉仪接收到的光波波前彗差对大口径凹非球面反射镜相对于干涉仪出射的平行光束的倾斜量非常敏感的特性，从而实现了顶点法线的高精度的引出。现有的技术一是利用比对由大口径凹非球面反射镜反射回去的光斑是否在干涉仪CCD的中心来判断，精度受到人眼和CCD像元尺寸的限制。二是通过定心仪加诶一传感器的方式，将被测镜放在定心仪上，位移传感器测量镜面边缘处的位移，转动转台并调整被测镜使得位移传感器的位移测量值变化量在允许的公差范围内，达到这个要求之后，转台的转轴方向就是被测镜的顶点法线方向，最后将转台转轴的方向引出即可。这种方法不足之处是引出精度受到转台端跳和径跳精度的限制，光轴的引出精度一般在1′左右。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出的方法；该方法使用干涉仪接收到的光波波前彗差对被测凹非球面反射镜的倾斜量非常敏感的特性，利用光学设计软件仿真计算，还有经纬仪的高精度测角，提高了法线引出精度。

本发明的技术方案是：一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出方法，包括下列步骤：

1）将光学干涉仪、标准球面反射镜、被测凹非球面反射镜、经纬仪从左到右依次同轴放置，且标准球面反射镜的球心与被测凹非球面反射镜的焦点重合；

2）调整被测凹非球面反射镜的俯仰、倾斜，在水平和竖直方向平移调整被测凹非球面反射镜和标准球面反射镜，使得光学干涉仪接收到由被测凹非球面反射镜反射回来的光束波前的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数值为0～0.04λ，第7、8项系数值为0～0.02λ，其中λ为光学干涉仪发出的光的波长；

3）记录光学干涉仪接收到的由被测凹非球面反射镜反射回来的光束波前的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数和第7、8项系数的具体值；建立光路模型，将被测凹非球面反射镜的俯仰角度、倾斜角度，以及被测凹非球面反射镜和标准球面反射镜的水平、竖直方向的平移量作为变量，将模型出瞳处的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数以及第7、8项系数作为优化操作数进行优化，得到被测凹非球面反射镜相对于光学干涉仪出射的平行光束方向的俯仰和倾斜的实际角度，以及被测凹非球面反射镜相对于光学干涉仪出射的平行光束方向的水平和竖直方向的实际平移量；

4）对步骤3）优化得到的被测凹非球面反射镜相对于光学干涉仪出射的平行光束方向的俯仰和倾斜的实际角度进行判断；如果该实际角度不满足法线引出精度阈值，则跳回至步骤2）；直至得到满足法线引出精度的角度，并进入步骤5）；

5）利用经纬仪瞄光学干涉仪出射的平行光束，记录经纬仪的读数，并作为被测凹非球面反射镜顶点法线方向的水平和俯仰角度。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

随着空间遥感器的发展，大口径、长焦距、高质量的像质已经成为了发展趋势。这意味着对光学镜头的装调精度提出了更高的要求。众多反射式光学镜头的装调基准就是其凹非球面主镜的顶点法线，顶点法线方向的引出精度直接影响到了光学镜头像质的好坏，利用本方法保证了其引出精度，为反射式光学镜头高质量的装调奠定了基础。大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出的方法在引出精度上有秒级的精度主要是利用了测试光路中干涉仪接收到的光波波前彗差对大口径凹非球面反射镜相对于干涉仪出射的平行光束的倾斜量非常敏感的特性，因此大大增加了法线引出精度，本方法已经应用在了多个大口径反射式光学镜头的装调中，为期间的各种高精度的测试提供了基准，保证了装调的质量。

附图说明

图1是本发明方法的实施示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用的硬件包括光学干涉仪1、标准球面反射镜2、被测凹非球面反射镜3、经纬仪4。