一种卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法

摘要

本发明公开了一种卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法，其利用大口径平行光管、内调焦望远镜、标准球，利用自准直法实现卡塞格林系统主镜和次镜光轴一致性调试，其优势在于可借助与主镜中心孔直径相同的标准球，通过高共轴精度的主镜中心孔将主镜光轴显性表达出来。将标准球置于主镜中心孔中，其球心位置位于主镜中心孔轴线上，利用内调焦望远镜调焦功能分别对主镜反射面曲率中心和标准球心自准，使曲率中心像和标准球心像同时位于内调焦望远镜光轴上，此时内调焦望远镜光轴即为主镜光轴。调整次镜位置，使次镜光轴与内调焦望远镜光轴共轴，完成主次镜光轴一致性调试。本方法可有效提高卡塞格林系统光轴一致性的的装配效率和调校质量。

说明书

技术领域

本发明属于光机装调技术领域，涉及一种卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法。

背景技术

卡塞格林系统包含两个反射镜，主镜为凹的非球面，次镜为凸的非球面，两个反射镜轴心排列在光轴上，主镜的镜面中心开孔，可以让光线通过。由于其结构的特殊性，单一反射面无法确定其光轴，导致产品在调试过程中，出现出射光轴偏离理论设计位置的现象，严重时会影响到后续的光学系统的装调；同时，在装调过程中，也很难保证主镜与次镜光轴的同轴度，从而使卡塞格林系统的装配精度无法满足设计要求，严重时会影响成像质量。因此，主次镜光轴一致性装调技术是光学装调领域的研究热点之一。目前，国内外对卡塞格林系统的装调主要通过定心车削装调方法、三坐标测量定心装调方法、计算机辅助装调方法、中心偏测量仪定心装调方法等，调试设备昂贵，调试方法复杂。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法，通过使用装调平台、平行光管、内调焦望远镜、标准球等设备保证卡塞格林系统中主镜和次镜主光轴同轴度，具有调试方法简单，调试效率高，主次镜光轴一致性精度高的特点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法，主镜在加工时严格控制主镜中心孔与主镜光轴的共轴精度。所述标准球，其特征在于球体表面要与主镜中心孔内壁获得良好的配合，配合间隙控制在0.005mm以内。运用自准直法进行主次镜光轴一致性装调，可有效提高卡塞格林系统的装配效率和质量。

本发明采用的技术方案如下：

将主镜竖直放置，正对主镜反射面架设一台内调焦望远镜A，要求内调焦望远镜A光轴高度与主镜中心高度基本一致；

调整内调焦望远镜A焦距，使内调焦望远镜A出射光束经主镜反射面曲率中心后，经主镜反射面反射形成自准像，微调内调焦望远镜A位置，要求自准像中心与内调焦望远镜A自身分划中心重合；

在主镜中心孔处放入标准球，调整内调焦望远镜A焦距，实现对标准球心自准，微调主镜位置，使自准像中心与内调焦望远镜A自身分划中心重合，再次调焦至主镜反射面曲率中心处自准，反复调整，直至主镜反射面曲率中心与标准球球心均位于内调焦望远镜A的光轴上，此时内调焦望远镜A光轴代表了主镜的光轴；

主镜背面放置一台内调焦望远镜B，内调焦望远镜A和内调焦望远镜B调焦至平行光后通过主镜中心孔通视，建立调试光轴。移除内调焦望远镜A，等位换入平行光管，微调平行光管位置，使内调焦望远镜B光轴与平行光管光轴同轴，如图3所示；

安装次镜，对内调焦望远镜B调焦，使平行光管的分划像经卡塞格林系统后成像在内调焦望远镜B的视场内，微调次镜位置，使其平行光管分划像中心与内调焦望远镜B分划十字重合，固定次镜位置，完成卡塞格林系统主次镜光轴一致性装调。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法，具有以下有益效果：

1、主镜在加工时严格控制主镜中心孔与主镜光轴的共轴精度，然后运用标准球心自准直法和标准球面到球心距离处处相等的原理，巧妙的定位主镜通孔的中心轴线，然后通过内调焦望远镜分别对反射面曲率中心和标准球心自准，精确的标定了主镜反射面的光轴位置，解决了过去因单一反射面无法确定光轴的技术难题。

2、通过标定的主镜光轴位置和自准直成像方法实现主次镜光轴一致性的精确调校，该方法具有调试方法简单易行，调试精度高，成像效果好，不需要昂贵的调试设备等优点。

3、通过自准直法标定的系统光轴可以作为后续光学系统的调试基准，极大的提高了系统调试基准精度，降低了系统的调试难度。

附图说明

图1是用内调焦望远镜A标定卡塞格林系统主镜光轴示意图

图2是内调焦望远镜A光轴与内调焦望远镜B光轴共轴示意图

图3是将内调焦望远镜B光轴与平行光管光轴共轴示意图

图4是主次镜光轴一致性调校示意图

1-主镜、2-标准球、3-内调焦望远镜A、4-内调焦望远镜B、5-平行光管、6-次镜。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出的卡塞格林系统主次镜光轴一致性调试方法包括以下步骤：

步骤一：主镜1反射面侧布置内调焦望远镜A3，用以标定主镜1光轴

参照图1所示，主镜光轴标定过程如下：

步骤1.1：将主镜1竖直放置，正对主镜1反射面架设一台内调焦望远镜A3，要求内调焦望远镜A3光轴高度与主镜1中心高度基本一致。

步骤1.2：调整内调焦望远镜A3焦距，使内调焦望远镜A3出射光束经主镜1反射面曲率中心后，经主镜1反射面反射形成自准像，微调内调焦望远镜A3位置，要求自准像中心与内调焦望远镜A3自身分划中心重合。

步骤1.3：在主镜1中心孔处放入标准球2，调整内调焦望远镜A3焦距，实现对标准球2的球心自准，微调主镜1位置，使标准球2自准像中心与内调焦望远镜A3自身分划中心重合，再次调焦至主镜1反射面曲率中心处自准，反复调整，直至主镜1反射面曲率中心与标准球2球心均位于内调焦望远镜A3的光轴上，此时内调焦望远镜A3光轴代表了主镜1的光轴。

步骤二：主镜1背面放置内调焦望远镜B4，调整内调焦望远镜A3和内调焦望远镜B4共轴

参照图2所示，主镜1背面放置一台内调焦望远镜B4，令内调焦望远镜A3和内调焦望远镜B4调焦至平行光后通过主镜1中心孔通视，建立调试光轴。

步骤三：移除内调焦望远镜A3，等位换入平行光管5，调整平行光管5和内调焦望远镜B4共轴

参照图3所示，移除内调焦望远镜A3，等位换入平行光管5，微调平行光管5位置，使内调焦望远镜B4光轴与平行光管5光轴同轴。

步骤四：安装次镜6，调整主镜1和次镜6光轴一致

参照图4所示，安装次镜6，对内调焦望远镜B4调焦，使平行光管5的分划像经卡塞格林系统后成像在内调焦望远镜B4的视场内，微调次镜6位置，使其平行光管5分划像中心与内调焦望远镜B4分划十字重合，实施次镜6位置的固定后，即完成卡塞格林系统主次镜光轴一致性装调。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。