[发明专利]一种离轴四反镜头的初装定位方法

说明书

技术领域

本发明属于镜头装调与检测技术领域中，涉及一种离轴四反镜头的初装定位方法。

背景技术

随着空间光学遥感器的广泛应用和飞速发展，大口径离轴光学系统因其具有无中心遮挡，能量利用率高，可以实现大视场和较高的地面分辨率等特点已得到广泛的应用。目前对离轴光学镜头的装调普遍采用计算机辅助装调技术，自准干涉法实时检测系统的波像差，计算机辅助装调软件分析干涉条纹，求解波面的多项式系数，给出各个光学元件的装调方向和量化值，指导修正各个元件相对位置误差达到最终设计要求。

针对传统的球面透射式光学系统和同轴全反射式非球面光学系统的装调可以利用较为成熟的定心装配工艺，专用的球心像定心仪可以准确的测量偏心量从而实现球面光学零件的定心，然后把多个光学零件严格地按照光轴的一致性进行装配。

由于离轴四反镜头零部件成型后本身就没有物理上的对称性，同时对系统的公差要求往往还更高，考虑到离轴反射镜作为母镜中的一部分，无法通过传统定心工艺准确确定反射镜的光轴；而同时离轴反射镜虚拟顶点给各镜空间位置调整带来困难，从而导致离轴四反镜头初装后存在较大的失调量，那么测试与计算机仿真计算结果的偏差将会很大，造成调整的效果无法收敛，导致计算机辅助装调失效。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种离轴四反镜头的初装定位方法，在离轴四反镜头初装阶段对光轴、离轴角、离轴量和镜间距有效控制，大大提高了光学系统初装定位精度，为下一步计算机辅助精密装调创造条件。

本发明的技术解决方案：一种离轴四反镜头的初装定位方法，所述的离轴四反镜头包括主反射镜、次反射镜、第三反射镜、平面反射镜，其中主反射镜和第三反射镜为离轴非球面反射镜；步骤如下：

1)利用第一干涉仪、零位补偿器将主反射镜的光轴方向引出；设光束入射面为主反射镜正面，利用两台经纬仪交会对接测量获得主反射镜的光轴方向与主反射镜背面法线方向的夹角α；

2)利用第一干涉仪、零位补偿器将第三反射镜的光轴方向引出；设光束入射面为第三反射镜正面，利用两台经纬仪交会对接测量获得第三反射镜的光轴方向与第三反射镜背面法线方向的夹角β；

3)由离轴四反镜头的光学设计数据计算并制作四根长杆，长杆材料选取低膨胀系数的石英玻璃，四根长杆的四个端头均制成球头型，四个球头位置分别代表入射视场中心位置、主反射镜的镜面中心位置、次反射镜的镜面中心位置和第三反射镜的镜面中心位置；

4)将四根长杆置于调整支架上，调整入射视场中心点和次反射镜中心点的高度，确定中心视场的弧矢面，次反射镜作为基准，依次调整主反射镜和第三反射镜，直至各反射镜镜面中心接触长杆球头；

5)设光束入射面为主反射镜正面，架设两台经纬仪交会对接测量获得第二干涉仪标准平面镜和主反射镜背面法线方向的夹角α₁，调整主反射镜使得α₁与步骤1)中的α一致；

6)设光束入射面为第三反射镜正面，架设两台经纬仪交会对接测量获得第二干涉仪标准平面镜和第三反射镜背面法线方向的夹角β₁，调整第三反射镜使得β₁与步骤2)中的β一致；

7)第二干涉仪发出的平行光经过离轴四反镜头的主反射镜、次反射镜、第三反射镜、平面反射镜后，汇聚到标准球面镜后返回并在第二干涉仪形成干涉条纹，完成离轴四反的初装定位。

步骤1)中光轴方向引出的具体方法为：将第一干涉仪、零位补偿器以及主反射镜从左至右依次放置，第一干涉仪出射的平面波经过零位补偿器变成非球面波，非球面波被主反射镜反射后按照原路返回，再经过零位补偿器后回到第一干涉仪，调整零位补偿器和主反射镜的位置，直至第一干涉仪测量得到的数值与主反射镜的面形参数值相等，固定零位补偿器和主反射镜的位置，此时主反射镜的光轴与第一干涉仪出射光方向平行。

步骤2)中光轴方向引出的具体方法为：将第一干涉仪、零位补偿器以及第三反射镜从左至右依次放置，第一干涉仪出射的平面波经过零位补偿器变成非球面波，非球面波被第三反射镜反射后按照原路返回，再经过零位补偿器后回到第一干涉仪，调整零位补偿器和第三反射镜的位置，直至第一干涉仪测量得到的数值与第三反射镜的面形参数值相等，固定零位补偿器和第三反射镜的位置，此时第三反射镜的光轴与第一干涉仪出射光方向平行。