[发明专利]一种用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统

说明书

本发明提供了一种用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统，涉及光学成像技术领域，能够对子镜的位置误差进行检测，完成子镜位置误差的校正，使得拼接主镜光学系统能正常成像，且改善分光束干涉法的不足；该方方法通过在光路上依次设置第一拼接反射主镜、第二反射镜、第三反射镜、折轴镜和微透镜阵列使光线产生像点干涉现象并在焦面成像，根据成像结果得到所述第一拼接反射主镜中子镜的位置误差并校正。本发明提供的技术方案适用于拼接主镜的子镜位置误差检测和校正的过程中。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统。

背景技术

为了获得目标物体更多的细节信息，需要更高分辨率的光学系统。而光学系统的分辨率与波长成反比，与系统孔径成正比，当系统的使用波长一但确定，则需要增大系统孔径来提高分辨率。在光学系统的发展史上，从最早的毫米级孔径到现在的米级孔径，孔径越来越大，因此随着未来发展的需要，光学系统的孔径会越来越大，如2.4m口径哈勃望远镜以及6.5m口径的詹姆斯韦伯望远镜，30m口径的MMT等。

而组成大口径光学系统，一般通过拼接子镜的形式来实现。由于子镜在展开的过程中会产生相对于理想位置的偏移，因此存在一定的共相误差，即因此会沿着坐标轴存在六个自由度上的不同位置误差。倾斜误差会使像点移动，容易检测校正，而沿着光轴方向的位移误差相对难校正。为了检测子镜间位置误差，通过多年的探索研究，常用的几种方法可以概括为：电学类检测方法，哈特曼-夏克波前传感器，相位差波前传感，四棱锥波前传感器，色散条纹传感技术，衍射法，分光束干涉技术等光学类检测方法。夏克-哈特曼传感器可以很好的检测倾斜误差，但是光路中使用的微透镜阵列制作难度大，位置精度要求高，需要使用宽/窄带算法交互使用，增大了检测的复杂性。四棱锥波前传感器具有灵敏度和光能利用率高、采样分区方式灵活等优点。但四棱锥镜的棱必须锋利，底角小及锥面光滑来降低光能损失，同时在使用过程中四棱锥顶点需要与光学系统焦点进行严格重合。色散条纹传感器对光源要求低，测量范围大，但算法复杂，微透镜阵列与棱栅精度与位置要求高。相位差法无需复杂的硬件装置，算法同样复杂。分光束干涉法随被广泛应用，但是其存在对于环境影响要求高，震动影响大，需要分光束元件等不足，依然无法很好的适应所有测量环境。

因此，有必要研究一种新的用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统，采用像点干涉的方式进行测量，能够对子镜的位置误差进行检测，完成子镜位置误差的校正，使得拼接主镜光学系统能正常成像，且改善分光束干涉法的不足。

一方面，本发明提供一种用于拼接主镜光学系统子镜间位置误差检测系统，其特征在于，所述方法通过在光路上依次设置第一拼接反射主镜、第二反射镜、第三反射镜、折轴镜和微透镜阵列使光线产生像点干涉现象并在焦面成像，根据成像结果得到所述第一拼接反射主镜中子镜的位置误差并校正。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一拼接反射主镜和所述第二反射镜相对而设，且均为聚焦反射，两者之间的距离大于所述第二反射镜的焦距；

所述第三反射镜和所述折轴镜分设在所述第一拼接反射主镜的两侧，且所述折轴镜设置在所述第二反射镜的焦点与所述第一拼接反射主镜之间；

所述微透镜阵列设置在所述第三反射镜的外侧。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一拼接反射主镜由若干子镜拼接而成，每个子镜相互独立；所有子镜对称分布。