本發(fā)明涉及機(jī)載光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)精密光機(jī)裝調(diào)，具體涉及一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)及裝調(diào)方法。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著機(jī)載武器的發(fā)展，對機(jī)載光電探測設(shè)備提出了越來越高的要求，機(jī)載光電產(chǎn)品朝著高靈敏度、高分辨率、遠(yuǎn)距離探測方向不斷發(fā)展。機(jī)載光學(xué)系統(tǒng)多采用了大口徑、探測距離遠(yuǎn)、焦距長、分辨率高、無色差的反射式光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可有效縮短光學(xué)筒長，是目前國際國內(nèi)機(jī)載航空領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。

2、目前應(yīng)用較為廣泛的多為卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)或基于此衍生優(yōu)化的共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)。此類系統(tǒng)一般由主鏡、主鏡鏡座、調(diào)整墊圈、次鏡支座、次鏡組成，結(jié)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。主次鏡分別裝配至各自鏡座內(nèi)，兩者通過調(diào)整墊圈連接。調(diào)整墊圈可進(jìn)行修磨，以保證主次鏡之間的空氣間隔數(shù)值滿足指標(biāo)要求。該系統(tǒng)通常采用激光干涉波像差法進(jìn)行裝調(diào)，該方法可測可調(diào)、評價(jià)客觀，是比較主流的反射式系統(tǒng)裝調(diào)方法。通過干涉儀測試結(jié)果確定調(diào)整墊圈厚度值，然后拆卸墊圈進(jìn)行修磨加工。

3、然而，此類結(jié)構(gòu)形式需進(jìn)行墊圈厚度測量及修磨工序，同時(shí)由于墊圈厚度值對光學(xué)系統(tǒng)像差項(xiàng)的球差值影響非常敏感，因此，對修磨的加工精度所提要求較高，可能出現(xiàn)零件修磨多次及波前復(fù)檢的情況，最終導(dǎo)致此系統(tǒng)裝配工序繁瑣、裝配周期較長。

4、因此，需要提供一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)及裝調(diào)方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)及裝調(diào)方法，通過將原有結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，去除空氣間隔調(diào)整墊圈，優(yōu)化次鏡支座改為螺紋旋鈕形式，保證空氣間隔的即時(shí)精密調(diào)整，一次性完成系統(tǒng)裝配，由于省去墊圈的測量、加工及系統(tǒng)的復(fù)檢等工序，光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)效率得到大幅提升，以解決現(xiàn)有的由于修磨的加工精度所提要求較高，可能出現(xiàn)零件修磨多次及波前復(fù)檢的情況，最終導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)裝配工序繁瑣、裝配周期較長的問題。

2、本發(fā)明的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)及裝調(diào)方法采用如下技術(shù)方案，包括：

3、包括主鏡組件以及與主鏡組件的鏡座連接的次鏡組件，其中，次鏡組件包括：次鏡支架以及螺紋壓圈，次鏡支架的中部螺紋連接有次鏡座，次鏡座內(nèi)安裝有次鏡；螺紋壓圈用于壓緊次鏡座。

4、優(yōu)選地，次鏡支架包括：環(huán)形架以及與環(huán)形架同心設(shè)置的連接環(huán)，連接環(huán)與環(huán)形架之間通過肋條連接，其中，連接環(huán)內(nèi)通過螺紋與次鏡座、螺紋壓圈連接，環(huán)形架上設(shè)置有多個(gè)用于和主鏡組件的主鏡鏡座連接的安裝孔。

5、優(yōu)選地，螺紋壓圈上設(shè)置有卡接槽，卡接槽用于和壓圈扳手卡接。

6、優(yōu)選地，次鏡座上設(shè)置有緊固螺釘，緊固螺釘穿設(shè)在次鏡座上，用于頂緊次鏡。

7、一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，包括：

8、對主鏡組件進(jìn)行定心裝配；

9、采用激光干涉波像差法進(jìn)行主鏡組件進(jìn)行裝調(diào)以建立光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)；

10、根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)對次鏡組件進(jìn)行裝調(diào)；

11、對光學(xué)系統(tǒng)的主鏡組件和次鏡組件之間進(jìn)行粘接固化，并對次鏡組件行粘接固化；

12、進(jìn)行應(yīng)力釋放實(shí)驗(yàn)，在試驗(yàn)后再進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的波前復(fù)檢，復(fù)檢滿足波前rms總指標(biāo)后，完成最終的光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)。

13、優(yōu)選地，對主鏡組件進(jìn)行定心裝配的步驟為：

14、將主鏡組件的主鏡放置于主鏡鏡座內(nèi)，并固定于氣浮轉(zhuǎn)臺上；

15、通過定心儀觀察主鏡的擬合球心像畫圓量，利用色差位移傳感器檢測主鏡的端跳值，調(diào)整主鏡鏡座上的調(diào)整螺釘，以使得主鏡的擬合球心像畫圓量和端跳值滿足定心要求；

16、拆除調(diào)整螺釘，并進(jìn)行注膠固化。

17、優(yōu)選地，采用激光干涉波像差法進(jìn)行主鏡組件進(jìn)行裝調(diào)以建立光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)的步驟為：

18、水平放置大口徑激光干涉儀；

19、在大口徑激光干涉儀的工作區(qū)依次放置三維平移調(diào)整臺和二維角度調(diào)整臺；

20、在三維平移調(diào)整臺上架設(shè)標(biāo)準(zhǔn)球，在二維角度調(diào)整臺上架設(shè)主鏡組件；

21、粗調(diào)二維角度調(diào)整臺使得主鏡組件進(jìn)入大口徑激光干涉儀的通光包絡(luò)口徑內(nèi)；

22、調(diào)整三維平移調(diào)整臺使得標(biāo)準(zhǔn)球的球心與主鏡組件的焦點(diǎn)重合；

23、精調(diào)標(biāo)準(zhǔn)球的位置，精調(diào)二維角度調(diào)整臺的方位角度和俯仰角度，使主鏡組件的波前澤尼克系數(shù)彗差項(xiàng)小于0.02mm，此時(shí)，主鏡組件的位置即為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)。

24、優(yōu)選地，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)對次鏡組件進(jìn)行裝調(diào)的步驟為：

25、將次鏡組件放置于建立裝配基準(zhǔn)后的主鏡組件和大口徑激光干涉儀之間；

26、將次鏡組件的環(huán)形架和主鏡組件的主鏡鏡座連接；

27、將三維平移調(diào)整臺以及其上的標(biāo)準(zhǔn)球放置于主鏡組件背離次鏡組件的一側(cè)的一次成像點(diǎn)處，并使得標(biāo)準(zhǔn)球球心與次鏡組件反射后的焦點(diǎn)位置重合；

28、精調(diào)標(biāo)準(zhǔn)球的位置，并精調(diào)次鏡組件中次鏡的平移及傾斜，通過旋扭次鏡座以調(diào)整主次鏡之間的空氣間隔，直至光學(xué)系統(tǒng)的波前澤尼克系數(shù)像散、彗差以及球差項(xiàng)小于0.02mm，完成光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)。

29、優(yōu)選地，對光學(xué)系統(tǒng)的主鏡組件和次鏡組件之間進(jìn)行粘接固化的步驟為：在光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)完成后，在次鏡支架的連接環(huán)與次鏡座之間涂覆環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行粘接固化。

30、優(yōu)選地，對次鏡組件行粘接固化的步驟為：利用螺紋壓圈緊固次鏡座，螺紋壓圈的螺紋涂覆螺紋鎖固劑；拆卸次鏡座上的緊固螺釘，并在螺釘孔內(nèi)灌注硅橡膠進(jìn)行固化。

31、本發(fā)明的有益效果是：

32、通過將次鏡組件的次鏡支座一分為二制作為次鏡座和次鏡支架，次鏡座和次鏡支架通過螺紋連接，從而去除了傳統(tǒng)的空氣間隔調(diào)整墊圈的方式，改為螺紋旋鈕形式調(diào)整空氣間隔，保證空氣間隔的即時(shí)精密調(diào)整，一次性完成系統(tǒng)裝配，由于省去調(diào)整墊圈的測量、加工及系統(tǒng)的復(fù)檢的工序，光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)效率得到大幅提升。

技術(shù)特征：

1.一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)，包括主鏡組件以及與主鏡組件的鏡座連接的次鏡組件（17），其特征在于，次鏡組件（17）包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，次鏡支架（7）包括：環(huán)形架（3）以及與環(huán)形架（3）同心設(shè)置的連接環(huán)（4），連接環(huán)（4）與環(huán)形架（3）之間通過肋條連接，其中，連接環(huán)（4）內(nèi)通過螺紋與次鏡座（6）、螺紋壓圈（8）連接，環(huán)形架（3）上設(shè)置有多個(gè)用于和主鏡組件的主鏡鏡座（2）連接的安裝孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，螺紋壓圈（8）上設(shè)置有卡接槽，卡接槽用于和壓圈扳手卡接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，次鏡座（6）上設(shè)置有緊固螺釘，緊固螺釘穿設(shè)在次鏡座（6）上，用于頂緊次鏡（5）。

5.一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，對主鏡組件進(jìn)行定心裝配的步驟為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，采用激光干涉波像差法對主鏡組件進(jìn)行裝調(diào)以建立光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)的步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)對次鏡組件（17）進(jìn)行裝調(diào)的步驟為：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，對光學(xué)系統(tǒng)的主鏡組件和次鏡組件之間進(jìn)行粘接固化的步驟為：在光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)完成后，在次鏡支架（7）的連接環(huán)（4）與次鏡座（6）之間涂覆環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行粘接固化。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于，對次鏡組件（17）行粘接固化的步驟為：利用螺紋壓圈（8）緊固次鏡座（6），螺紋壓圈（8）的螺紋涂覆螺紋鎖固劑；拆卸次鏡座（6）上的緊固螺釘，并在螺釘孔內(nèi)灌注硅橡膠進(jìn)行固化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)載光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)精密光機(jī)裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)及裝調(diào)方法，包括：主鏡組件以及與主鏡組件的鏡座連接的次鏡組件，其中，次鏡組件包括：次鏡支架以及螺紋壓圈，次鏡支架的中部螺紋連接有次鏡座，次鏡座內(nèi)安裝有次鏡；螺紋壓圈用于壓緊次鏡座，本發(fā)明方法對主鏡組件進(jìn)行定心裝配；對主鏡組件進(jìn)行裝調(diào)以建立光學(xué)系統(tǒng)的裝配基準(zhǔn)；對次鏡組件進(jìn)行裝調(diào)；粘接固化；試驗(yàn)檢驗(yàn)，確定最終的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明保證空氣間隔的即時(shí)精密調(diào)整，一次性完成系統(tǒng)裝配，由于省去調(diào)整墊圈的測量、加工及系統(tǒng)的復(fù)檢的工序，光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)效率得到大幅提升。

技術(shù)研發(fā)人員：賈志濤,孫佳明,王磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2