一种大尺寸平行光管焦面组件装调方法

1.本发明涉及光学系统装调技术领域，特别是涉及一种大尺寸平行光管焦面组件装调方法，主要用于大尺寸平行光管焦面组件中分划板、星点板、靶标板的快速装调。


背景技术：

2.反射式光学系统以其无色差、结构紧凑,可减轻大口径、长焦距望远系统重量等优点获得人们长时期的关注,已经被广泛应用于在轨高分辨率、多光谱的对地观测中。在此类光学系统研制过程中的像质评价，离不开相应的大口径长焦距的平行光管。
3.平行光管为反射光学系统的像质检验提供无限远目标或一束平行光，其基本结构是在平行光管光学系统的焦面上放置分划板、星点板、靶标板等焦面光学组件，以满足不同参数的检验要求。
4.比如：放置分划板或星点板提供无限远目标，用于确认待检光学系统焦面位置是否正确。放置靶标板可以检验待测相机光学系统的分辨率或mtf曲线等。
5.对于大视场长焦距的离轴反射平行光管安装调试，焦面组件安装精度直接影响到相机光学系统检测精度。而大视场长焦距离轴反射平行光管焦面组件尺寸较大，现有方法安装调试时需要利用经纬仪测量其多个视场的光束平行度来保证焦面组件的安装精度，因此，整个调节过程繁琐费时。


技术实现要素：

6.为解决现有大尺寸平行光管焦面组件的装调过程繁琐费时的问题，本发明提供了一种大尺寸平行光管焦面组件装调方法，大大简化了焦面组件的装调过程。
7.本发明的具体技术方案是：
8.提供了一种大尺寸平行光管焦面组件装调方法，具体实施步骤如下：
9.步骤1：初步确定平行光管的焦面位置，并在初步确定的焦面附近安装工装基板；
10.所述工装基板上沿圆周方向均匀开设有三个通孔(通孔的孔径需满足大于干涉仪测试光的光斑尺寸)，分别记为a1、a2以及a3,且三个通孔中心连线组成的三角形外接圆直径为待安装焦面组件直径的70％
‑
90％；
11.步骤2：确定平行光管在不同视场下对应的焦点位置；
12.步骤2.1：放置干涉仪，确保干涉仪的焦点位于工装基板的通孔a1的中心轴上；
13.步骤2.2：放置自准平面镜，自准平面镜位于平行光管的主镜反射光路上；
14.步骤2.3：干涉仪发出的测试光经通孔a1、三镜、次镜、主镜后再由自准平面镜沿原路返回，形成干涉光，再通过调节自准平面反射镜的倾斜，以及干涉仪的前后平移，使得通过通孔a1视场的波像差rms满足要求，此时干涉仪焦点位置记为平行光管对应通孔a1视场下的焦点位置；
15.步骤2.4：重复步骤2.1
‑
2.3，分别获得平行光管对应通孔a2视场下的焦点位置，以及平行光管对应通孔a3视场下的焦点位置；
16.步骤3：在每个通孔上分别安装工装球头组件，调整工装球头组件，获得最终平行光管的焦面位置；
17.所述工装球头组件包括顶丝以及两个螺母；顶丝的一端为反射球面；
18.步骤3.1：将顶丝穿过通孔a1，且顶丝的反射球面朝向干涉仪；
19.步骤3.2：将两个螺母均安装于顶丝上；
20.步骤3.3：保持干涉仪不动，前后调节顶丝，使得干涉仪发出的测试光通过顶丝的反射球面后出现“猫眼”条纹，则干涉仪焦点与通孔a1上的顶丝的反射球面顶点重合，通过拧紧两个螺母从而固定通孔a1上顶丝的位置；
21.步骤3.4：重复步骤3.1
‑
3.3，确定其他两个通孔a2和a3上工装球头组件中顶丝的位置，三个顶丝的反射球面的顶点确定的平面即为最终平行光管的焦面位置；
22.步骤4：安装平行光管的焦面组件；
23.将平行光管的焦面组件(分划板、星点板、靶标板)的前端面与三个顶丝的反射球面顶点接触，焦面组件安装完毕。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明提出的大尺寸平行光管焦面组件装调方法利用设有三个通孔的工装基板以及干涉仪，并测量三个通孔视场下的平行光管的焦点位置，再利用在三个通孔上安装工装球头组件，通过调节每个工装球头组件中的顶丝，使干涉仪的测试光经反射球面后出现“猫眼”条纹，三个顶丝的反射球面的顶点确定的平面即为最终平行光管的焦面位置，这种方式可以一次性精确地标记平行光管的焦面位置，避免使用经纬仪测量其多个视场的光束平行度来调节光管焦面组件过程中的繁琐费时问题。
附图说明
26.图1为实施例提供的平行光管光学系统的结构示意图。
27.图2为工装基板的结构示意图。
28.图3为获取平行光管在不同视场下对应的焦点位置过程示意图；
29.图4为获得最终平行光管的焦面位置的过程示意图；
30.图5为工装球头组件的结构示意图。
31.附图标记如下：
[0032]1‑
孔径光阑、2
‑
主镜、3
‑
次镜、4
‑
三镜、5
‑
工装基板、6
‑
干涉仪、7
‑
自准平面镜、8
‑
工装球头组件、81
‑
顶丝、82
‑
螺母、83
‑
反射球面。
具体实施方式
[0033]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
本发明基于大视场长焦距离轴反射平行光管光学系统装调过程中干涉仪的“猫眼”效应，提供了一种大尺寸平行光管焦面组件装调方法，大大简化了焦面组件的装调过程。
[0035]
本实施例基于一个具体的大视场长焦距离轴反射平行光管光学系统对本发明的
具体实现方法进行详细介绍，如图1所示，该大视场长焦距离轴反射平行光管光学系统包括沿光路方向依次设置的孔径光阑1、主镜2、次镜3以及三镜4；该平行光管光学系统的焦距为3000mm,视场角4
°
，需要安装的焦面组件为多星靶板，且直径为209mm。
[0036]
该多星靶板的具体装调过程如下：
[0037]
步骤1：初步确定平行光管的焦面位置，如图1所示的a位置，在初步确定的焦面附近安装工装基板5；
[0038]
如图2所示，工装基板5上沿圆周方向均匀开设有三个通孔(通孔的孔径需满足大于干涉仪测试光的光斑尺寸)，分别记为a1、a2以及a3,且通常情况下要求三个通孔中心连线组成的三角形外接圆直径为待安装焦面组件直径的70％
‑
90％(由于本实施例中多星靶板的直径为209mm，因此本实施例中三个通孔中心连线组成的三角形外接圆直径为180mm，每个通孔的直径为30mm)；
[0039]
如图3所示，步骤2：确定平行光管在不同视场下对应的焦点位置；
[0040]
步骤2.1：放置干涉仪6，确保干涉仪6的焦点位于工装基板5的通孔a1的中心轴上；
[0041]
步骤2.2：放置自准平面镜7，自准平面镜7位于平行光管的主镜2反射光路上；
[0042]
步骤2.3：干涉仪6发出的测试光经通孔a1、三镜4、次镜3、主镜2、孔径光阑1后再由自准平面镜7沿原路返回，形成干涉光，调节自准平面反射镜7的在垂直于光轴平面内的倾斜(如图3所示，为绕x、y轴旋转)，以及干涉仪的前后平移(如图3所示，为沿z轴移动)，使得通过通孔a1视场的波像差rms满足要求，此时干涉仪6焦点位置记为平行光管对应通孔a1视场下的焦点位置；
[0043]
步骤2.4：重复步骤2.1
‑
2.3，分别获得平行光管对应通孔a2视场下的焦点位置，以及平行光管对应通孔a3视场下的焦点位置；
[0044]
如图4所示，步骤3：在每个通孔上分别安装工装球头组件8，调整工装球头组件8，获得最终平行光管的焦面位置；
[0045]
如图5所示，工装球头组件8包括顶丝81以及两个螺母82；顶丝81的一端为反射球面83；为了确保调节精度，顶丝81的外螺纹，以及螺母82的内螺纹均为细牙螺纹,本实施例中选择细牙螺纹的螺距小于0.5mm；
[0046]
步骤3.1：将顶丝81穿过通孔a1，且顶丝81的反射球面83朝向干涉仪6；
[0047]
步骤3.2：将两个螺母82均安装于顶丝81上；
[0048]
步骤3.3：保持干涉仪6不动，前后调节顶丝81，使得干涉仪6发出的测试光通过顶丝的反射球面后出现“猫眼”条纹，则干涉仪6焦点与通孔a1上的顶丝的反射球面顶点重合，通过拧紧两个螺母82从而固定通孔a1上顶丝81的位置；
[0049]
步骤3.4：重复步骤3.1
‑
3.3，确定其他两个通孔a2和a3上工装球头组件8中顶丝81的位置，三个顶丝82的反射球面83的顶点确定的平面即为最终平行光管的焦面位置；
[0050]
步骤4：安装平行光管的焦面组件；
[0051]
将多星靶板的前端面与三个顶丝的反射球面顶点接触，多星靶板安装完毕。