[发明专利]一种光学系统像平面绘制装置与方法

说明书

本发明公开了一种光学系统像平面绘制装置与方法。装置利用激光干涉仪和标准平面镜确定光学系统中心视场的焦点位置；激光跟踪仪建立光学系统的坐标系；将激光跟踪仪的测量球的球心调至光学系统中心视场的焦点位置，记录该点坐标位置；将测量球移动到激光干涉仪背部并固定，记录该点坐标位置；测量其他视场的焦点位置，激光跟踪仪记录各视场的测量球的坐标位置；将坐标位置进行换算，最后绘制成像平面。本发明采用干涉测量与几何量测量相结合，将计算机技术应用于光学系统装调中，提出了一种行之有效的像平面绘制方法，可以快速、准确地找到系统各视场的焦点位置，通过坐标建立与解算，快速、定量、有序地完成像平面的绘制。

技术领域

本发明涉及光学系统装调及检测技术领域，特别是涉及一种光学系统像平面绘制装置和方法。

背景技术

光学系统在研制过程中，像平面位置是光学系统成像质量的一个重要指标，可以为探测器配准工序的完成提供重要依据，从而能够快速、准确得完成探测器配准，获得较理想的成像质量。

对于小视场的光学系统来说，可以通过经纬仪、干涉仪等手段准确的获得系统焦点位置，从而间接获得系统的像平面。而对于大视场的光学系统来说，如果继续采用经纬仪或者干涉仪等手段获取精确的单个视场焦点位置代替整个像平面的位置，就会因为视场大导致边缘视场离焦。

发明内容

为了解决大视场光学系统用单个视场焦点位置代替整个像平面的位置会导致边缘视场离焦的问题，本发明提供了一种光学系统像平面绘制装置和方法。

一种光学系统像面绘制装置，包括激光干涉仪、五维调节机构、标准平面镜以及激光跟踪仪，激光跟踪仪由主体控制器和测量球组成；其特征在于：激光干涉仪放置在光学系统像平面一侧，标准平面镜放置在光学系统入瞳一侧，激光跟踪仪的主体控制器放置在光学系统一侧，可同时探测到像平面位置和光学系统。

标准平面镜的面形精度RMS优于1/50λ@632.8nm，具有俯仰和偏摆方向调节功能，孔径不小于光学系统口径。

激光干涉仪固定在五维调节机构上，五维调节机构具有俯仰、偏摆以及三维平移方向的调节功能。

激光跟踪仪具有空间几何量测量功能，测量球放置在像平面位置时具有三维平移调节功能。

一种光学系统像平面绘制装置和方法步骤如下：

根据标准平面镜相对于光学系统的角度关系，调节标准平面镜至中心视场位置。调节激光干涉仪，使全孔径干涉条纹处于零条纹，经过调节后，干涉仪焦点与光学系统的焦点重合；

使用激光跟踪仪建立光学系统的坐标系，建立坐标原点位置；

利用干涉法将测量球的球心调至光学系统中心视场的焦点位置，激光跟踪仪记录该点坐标位置；

将测量球移动到激光干涉仪背部并固定，激光跟踪仪记录该点坐标位置；

调节标准平面镜和激光干涉仪确定光学系统各个视场的焦点位置，激光跟踪仪记录各个视场的测量球的坐标位置；

建立测量球在焦点位置和激光干涉背部两个位置之间关系；

将测量球位于干涉仪背部位置测得的各视场的坐标位置换算到光学系统实际像平面上，根据换算后的坐标位置绘制像平面；

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明的方法可获得光学系统实际像平面的位置，与设计理论值对比，可判断出光学系统是否装调到位；

(2)本发明的方法可以为探测器配准工序的完成提供重要依据，从而能够快速、准确得完成探测器配准，获得较理想的成像质量。

附图说明

图1为本发明的光学系统像平面绘制装置示意图。