一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法

摘要

本发明涉及反射望远镜焦面标定技术领域，且公开了一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法，用于反射望远镜焦面标定的装置包括辅助装调装置和望远镜组件，望远镜组件包括镜筒，镜筒设置在二维调节台上，镜筒内设置有望远镜主镜、主镜补偿器、望远镜次镜，镜筒的一侧设置有干涉仪，辅助装调装置安装在镜筒的另一侧。本发明采用上述用于反射望远镜焦面标定的装置及方法，通过利用超精密车削的辅助装调装置代替了探测器，能够实时根据干涉条纹确定焦面位置与姿态，适用于反射望远镜光学系统快速、精确装调，提高了装调效率，降低了研制周期与成本。

权利要求

1.一种用于反射望远镜焦面标定的方法，其特征在于：该用于反射望远镜焦面标定的方法基于一种用于反射望远镜焦面标定的装置，其中用于反射望远镜焦面标定的装置包括辅助装调装置和望远镜组件，望远镜组件包括镜筒，镜筒设置在二维调节台上，镜筒内设置有望远镜主镜、主镜补偿器、望远镜次镜，镜筒的一侧设置有干涉仪，辅助装调装置安装在镜筒的另一侧；辅助装调装置包括用于模拟探测器安装面的安装平面、用于确定望远镜光轴的基准平面、用于确定探测器焦面基准球面，安装平面上设置有具有角度调节功能的顶拉螺钉；安装平面通过顶拉螺钉与镜筒的探测器安装面连接；

该用于反射望远镜焦面标定的方法包括以下步骤：

步骤一，利用光学探针在线检测出安装平面与基准球面顶点的距离，此距离与探测器安装面至靶面距离相同，辅助装调装置加工与检测后备用；

步骤二，将望远镜镜筒安装至二维调节台上，望远镜主镜安装至镜筒内，使用主镜补偿器将望远镜主镜与干涉仪的光轴调节共轴；

步骤三，拆卸主镜补偿器，将辅助装调装置安装至镜筒的探测器安装面上，微调顶拉螺钉，使得辅助装调装置上的基准平面的反射光自准直回干涉仪，干涉仪上调试出零条纹；

步骤四，安装望远镜次镜，并调节望远镜主镜与望远镜次镜的间距与姿态，干涉仪的入射平行光通过望远镜主镜、望远镜次镜聚焦至基准球面的球心后自准直回干涉仪，当望远镜次镜调试出零条纹且没有像散像差时，焦面位置为辅助装调装置的基准球面的球心，焦面姿态平行于基准平面；

步骤五，利用塞尺测量辅助装调装置与镜筒探测器安装面的间隙，并制作楔形垫块替换探测器测试。

2.根据权利要求1所述的用于反射望远镜焦面标定的方法，其特征在于：辅助装调装置通过超精密车削加工制作，辅助装调装置的基底材料为铝合金。

说明书

一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及反射望远镜焦面标定技术领域，尤其是涉及一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法。

背景技术

[0002] 反射望远镜是使用曲面和平面的反射镜组合来反射光线，并形成影像的光学望远镜。反射式望远镜所用物镜为凹面镜，有球面和非球面之分。反射式望远镜的性能很大程度上取决于所使用的物镜。通常使用的球面物镜具有容易加工的特点，但是如果所设计的望远镜焦比比较小，则会出现比较严重的光学球面像差；这时，由于平行光线不能精确的聚焦于一点，所以物像将会变得模糊。因而大口径，强光力的反射式望远镜的物镜通常采用非球面设计，最常的非球面物镜是抛物面物镜。由于抛物面的几何特性，平行于物镜光轴的光线将被精确的汇聚在焦点上，因而能大大改善像质。但即使是抛物面物镜的望远镜仍然会存在轴外像差，因此，空间反射望远镜常常采用两反或多反非球面设计构型。

[0003] 空间反射望远镜焦面的精确标定是望远镜在轨清晰成像的前提条件。对于视场较大的望远镜，为了实现望远镜全视场的高分辨率成像，装调过程中需要对望远镜焦面的位置度与角度同时控制与标定。传统装调工艺下，望远镜焦面标定是采用平行光管作为入射光源，望远镜架设在精密二维角度位移台上，在望远镜焦面上放置探测器，在望远镜姿态调节后获得探测器采集的聚焦点图像，根据聚焦点测试结果逐步调节探测器的位置和姿态来确定焦面的，这种测试方式受限于每次装调前需要采集整个焦面上的聚焦点结果，装调过程不具有可视化特性，且测试周期太长。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法，解决上述背景技术中传统的望远镜焦面标定方法不能够可视化并且测试周期长的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种用于反射望远镜焦面标定的装置，包括辅助装调装置和望远镜组件，望远镜组件包括镜筒，镜筒设置在二维调节台上，镜筒内设置有望远镜主镜、主镜补偿器、望远镜次镜，镜筒的一侧设置有干涉仪，辅助装调装置安装在镜筒的另一侧。

[0006] 优选的，辅助装调装置包括用于模拟探测器安装面的安装平面、用于确定望远镜光轴的基准平面、用于确定探测器焦面基准球面，安装平面上设置有具有角度调节功能的顶拉螺钉。

[0007] 优选的，安装平面通过顶拉螺钉与镜筒的探测器安装面连接。

[0008] 一种用于反射望远镜焦面标定的方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤一，利用光学探针在线检测出安装平面与基准球面顶点的距离，此距离与探测器安装面至靶面距离相同，辅助装调装置加工与检测后备用；

[0010] 步骤二，将望远镜镜筒安装至二维调节台上，望远镜主镜安装至镜筒内，使用主镜补偿器将望远镜主镜与干涉仪的光轴调节共轴；

[0011] 步骤三，拆卸主镜补偿器，将辅助装调装置安装至镜筒的探测器安装面上，微调顶拉螺钉，使得辅助装调装置上的基准平面的反射光自准直回干涉仪，干涉仪上调试出零条纹；

[0012] 步骤四，安装望远镜次镜，并调节望远镜主镜与望远镜次镜的间距与姿态，干涉仪的入射平行光通过望远镜主镜、望远镜次镜聚焦至基准球面的球心后自准直回干涉仪，当望远镜次镜调试出零条纹且没有像散像差时，焦面位置为辅助装调装置的基准球面的球心，焦面姿态平行于基准平面；

[0013] 步骤五，利用塞尺测量辅助装调装置与镜筒探测器安装面的间隙，并制作楔形垫块替换探测器测试。

[0014] 优选的，辅助装调装置通过超精密车削加工制作，辅助装调装置的基底材料为铝合金

[0015] 因此，本发明采用上述一种用于反射望远镜焦面标定的装置及方法，具有以下有益效果：

[0016] (1)本发明利用超精密车削的辅助装调装置代替了探测器，能够实时根据干涉条纹确定焦面位置与姿态，适用于反射望远镜光学系统快速、精确装调，提高了装调效率，降低了研制周期与成本；

[0017] (2)本发明采用的反射望远镜装调方法，能够应用在无法采用调焦机构且探测器不适合在实验室环境工作的特殊光学系统，更加方便。

[0018] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0019] 图1为本发明实施例的超精密车削加工辅助装调装置示意图；

[0020] 图2为本发明实施例的辅助装调装置在线检测示意图；

[0021] 图3为本发明实施例的反射望远镜焦面标定方法步骤二示意图；

[0022] 图4为本发明实施例的反射望远镜焦面标定方法步骤三示意图；

[0023] 图5为本发明实施例的反射望远镜焦面标定方法步骤四示意图。

[0024] 附图标记

[0025] 1、辅助装调装置；101、安装平面；102、基准平面；103、基准球面；104、顶拉螺钉；2、光学探针；3、镜筒；4、二维调节台；5、望远镜主镜；6、主镜补偿器；7、干涉仪；8、望远镜次镜。

具体实施方式

[0026] 以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

[0027] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0028] 实施例

[0029] 如图1所示，本发明所述的一种用于反射望远镜焦面标定的装置，包括辅助装调装置1和望远镜组件，望远镜组件包括镜筒3，镜筒3设置在二维调节台4上，镜筒3内设置有望远镜主镜5、主镜补偿器6、望远镜次镜8，镜筒3的一侧设置有干涉仪7，辅助装调装置1安装在镜筒3的另一侧。辅助装调装置1包括用于模拟探测器安装面的安装平面101、用于确定望远镜光轴的基准平面102、用于确定探测器焦面基准球面103，安装平面101上设置有顶拉螺钉104。安装平面101通过顶拉螺钉104与镜筒3的探测器安装面连接。通过调节安装平面101上三个位置的顶拉螺钉104来控制安装平面101的角度。

[0030] 辅助装调装置1通过超精密车削加工制作，辅助装调装置1的基底材料采用铝合金材质，车削加工的面形精度优于0.1微米。

[0031] 本发明所述的一种用于反射望远镜焦面标定的方法，包括以下步骤：

[0032] 步骤一，如图2所示，利用光学探针2在线检测出安装平面101与基准球面103顶点的距离，此距离与探测器安装面至靶面距离一致，定位测试精度优于0.2微米，辅助装调装置1加工与检测后备用。

[0033] 步骤二，如图3所示，将望远镜镜筒3安装至二维调节台4上，望远镜主镜5安装至镜筒3内，使用主镜补偿器6将望远镜主镜5与干涉仪7的光轴调节共轴。

[0034] 步骤三，如图4所示，拆卸主镜补偿器6，将辅助装调装置1安装至镜筒3的探测器安装面上，微调顶拉螺钉104，使得辅助装调装置1上的基准平面102的反射光自准直回干涉仪7，干涉仪7上调试出零条纹。

[0035] 步骤四，如图5所示，安装望远镜次镜8，并调节望远镜主镜5与望远镜次镜8的间距与姿态，干涉仪7的入射平行光通过望远镜主镜5、望远镜次镜8聚焦至基准球面103的球心后自准直回干涉仪7，当望远镜次镜8调试出零条纹且没有像散像差时，望远镜完成调试，焦面位置即为辅助装调装置1的基准球面103的球心，焦面姿态平行于基准平面102。

[0036] 步骤五，最后，利用塞尺精确测量辅助装调装置1与安装端面的间隙并制作楔形垫块，即可替换探测器测试。

[0037] 因此，本发明采用上述用于反射望远镜焦面标定的装置及方法，通过利用超精密车削的辅助装调装置代替了探测器，能够实时根据干涉条纹确定焦面位置与姿态，适用于反射望远镜光学系统快速、精确装调，提高了装调效率，降低了研制周期与成本。

[0038] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。