[发明专利]一种高精度共轴光学系统计算机辅助装调及波前检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件和光学系统的超高精度波前检测及计算机辅助装调领域，特别涉及一种高精度共轴光学系统计算机辅助装调及波前检测方法。

背景技术

光学系统的装调就是通过对光学系统成像质量的实时检测，得到整个光学系统的波像差，通过CCD图像采集、计算机软件等辅助工具对所得到的波像差进行分析并优化，给出各个光学元件明确的最优调整方向和具体的量值，然后根据给出的量值，运用各种装配和调整工具使得光学元件达到其实际最佳位置，从而使得光学系统中各个元件的相对位置可以接近于理论设计值，进而使得光学系统的真实成像质量更加完美的过程。光学系统的装调过程是光学系统设计的实现过程，涵盖了对光学材料均匀性、折射率等的控制，光学元件面形、几何尺寸的检测，装调过程空间位置的控制及装调后系统性能的检测多个环节。光学系统装调技术正向智能化、超高精度的方向发展，以期让光学设计者在系统设计时尽量减小为光学装调预留的公差范围，从而可以更加充分的发挥光学系统的性能。

从上世纪80年代ITEK公司提出了利用了计算机等辅助工具实现光学系统装调的设想。从那以后，伴随着光学波前检测技术的不断进步以及光学系统结构的逐渐复杂化，国内外大量的研究人员都在致力于对光学系统装调技术的研究，并推进着这项技术不断发展。

时至今日，光学系统的装调技术已经作为一种重要的核心技术普遍的应用于各种高精度的光学系统的研制中。例如：国际上美国的亚利桑那州立大学的Hobby-Eberly望远镜；南非大型望远系统；Ball公司的Quick-Bird离轴三反射镜光学系统；日本Nikon公司的离轴三反射镜光学刻录系统；俄罗斯圣彼得堡光机所的投影光刻物镜；韩国StandardsandScience研究所和YONSEI大学的R-C望远系统、CASSEGRAIN系统和KORSCH望远镜以及法国以色列等国的空间望远镜计划都开展了关于光学系统装调技术的研究。其中美国、日本等国已经将该技术成功应用于国防以及商业等领域，并取得了不错的效果。

与国外相比，国内的计算机辅助装调技术还处于起步阶段，水平较低，但由于国内对于高分辨率的地基、空基望远镜以及光刻机等高水平光学系统的巨大需求，国内相关人员也对此进行了很多努力，装调的理论和技术水平成快速发展的上升之势。例如：中国科学院长春光机所的韩昌元等对计算机辅助装调技术的优化方法、公差等方面的研究；朱时雨等对计算机辅助装调与传统基准传递技术相结合的方法的研究；刘志祥等对软件实现等方面的研究；中国科学院西安光机所的樊学武等对与装调相关的矢量波像差理论等方面的研究；陈钦芳等对离轴非球面反射镜补偿检验等方面的研究；北京理工大学的张庭成等对反射变焦系统的计算机辅助装调等方面的研究；以及中国科学院光电技术研究所等单位的研究人员做的各项相关的研究。但总的来说，国内对于计算机辅助装调领域的涉足尚浅，相关研究的起步也比较晚，并且开展相关研究的机构数量也不多，多数是研究所以及高校等机构，针对利用计算机等辅助设备进行装调的技术开展研究的企业几乎没有。