计算机辅助装调技术在离轴三反相机装调中的应用
随着空间光学的蓬勃发展,空间遥感相机的设计形式也呈现出多样化和复杂化,离轴非球面三反射镜光学系统是其典型代表.计算机辅助装调技术是为了解决复杂多自由度光学系统装调的难题发展而来的.本文首先介绍了计算机辅助装调技术出现的背景,总结了计算机辅助装调技术中常用的光学检测方法,分析了计算机辅助装调的基础问题和关键技术.本文针对三反镜光学系统来进行计算机辅助装调技术的研究,描述了基于灵敏度矩阵法的数学模型.这个模型包含光学系统的特性、光学系统出瞳波面像差以及失调光学系统的失调量这三个方面的内容.确定的光学系统将唯一地确定一个灵敏度矩阵,它反映了敏感结构单位位移或者单位转动对光学系统的像差贡献.分析了Zernike系数与初级波像差的关系,失调光学系统的出瞳波面处的像差由自准干涉法获得,数据由Zernike系数表示[11].将基于灵敏度矩阵法的计算机辅助装调技术应用于同轴三反和离轴三反镜光学系统装调中[38].根据矢量波像差理论推导出的轴对称系统Zernike系数与视场之间的关系,建立了同轴系统中三镜的失调量数学模型.在离轴三反系统初装调时,确定系统的敏感结构参数,计算灵敏度矩阵的条件数,并对初装调容差进行分析.在精装调时,根据条件数的情况将原灵敏度矩阵拆分及重新组合为两个子矩阵,以降低子灵敏度矩阵的维数和条件数,降低方程的求解难度.最终,成功地装调了焦距为600mm,线视场角为7°的离轴三反镜光学系统,系统波像差RMS优于0.08λ (λ=632.8nm).
- 作者：
- 陈建军
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 马臻
- 中图分类号：
- V445.8
- 关键词：
- 计算机辅助装调技术(CAA)；离轴三反；灵敏度矩阵；Zernike多项式；失调量
- computer-aided alignment technique； off-axis three-mirror optical system； sensitivity-matrix； Zernike polynomial； disalignment