本發明涉及紅外光學系統裝調技術領域，具體涉及一種基于折反式紅外成像光學系統的裝調方法，適用于多種紅外波段成像的折反式光學系統精密裝調過程，通過本方法能夠快速、有效和準確的實現對折反式紅外成像光學系統的裝調。

背景技術：

紅外成像光學系統的技術指標相對于其他紅外光學系統要更為嚴格，裝調過程是保證紅外光學系統成像質量的重要階段。隨著光學口徑的增加和紅外探測器終端冷光闌的限制，光學系統基本為折反式結構，并且一般為多塊反射鏡和透射鏡。而絕大多數紅外透射鏡光學材料在可見光波段都存在光譜的物理截止，為系統光機裝調增加了難度和不確定性。

目前現有的技術手段在紅外光學系統裝調階段無法實現過程中的定量檢測，目前傳統的透射鏡或透射鏡組的裝調基本是即依靠機械結構控制透射鏡或透射鏡組的空間位置、徑向偏移和與光軸的傾斜。即使光學系統反射鏡裝調完畢，在將透射鏡或者透射鏡組與反射鏡耦合的過程中，透射鏡或透鏡組的裝調也只依靠機械定位，無法進一步精確調整光學元件的位置使光學系統成像質量達到最優。并且導致最終的系統質量只能依靠光學系統紅外探測器終端的成像質量而定。如果系統檢測結果沒有達到技術指標要求，尤其是在光學系統成像質量滿足要求但是系統的焦距和視場都出現偏差的情況下，對存在偏差的光學元件的排查將極其困難。

技術實現要素：

本發明為了解決現有的紅外光學系統裝調過程中單元光學元件無法定量的問題，提供一種基于折反式紅外成像光學系統的裝調方法。

基于折反式紅外成像光學系統的裝調方法，該方法由以下步驟實現：

步驟一、采用激光干涉儀了出射平行光束，將光斑均調整至第一離軸反射鏡、第二離軸反射鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡反射表面的中心；并根據激光干涉儀反饋的波前信息，將第一離軸反射鏡、第二離軸反射鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡的波前誤差RMS調整至60nm-180nm；

步驟二、采用激光跟蹤儀對步驟一所述的第一離軸反射鏡、第二離軸反射鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡進行位置定位，并根據定位基準安裝第三透射鏡，采用第三透射鏡前表面返回光束在激光干涉儀上形成干涉條紋；通過調整第三透射鏡的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第三透射鏡的徑向位置誤差；將紅外探測器置于所述第三透射鏡的焦點處，以紅外探測器的成像質量為標準，通過調整第三透射鏡與光軸的夾角消除角度傾斜誤差；

步驟三、采用激光跟蹤儀和紅外探測器安裝調整第二透射鏡，采用第二透射鏡前表面返回光束在激光干涉儀上形成的干涉條紋，通過調整第二透射鏡的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第二透射鏡的徑向位置誤差；將所述紅外探測器放置在第二透射鏡和第三透射鏡的聯合焦點處，以成像質量為標準通過調整第二透射鏡與光軸的夾角消除角度傾斜誤差；

步驟四、采用激光跟蹤儀和紅外探測器安裝調整第一透射鏡，采用第一透射鏡前表面返回光束在激光干涉儀上形成的干涉條紋，通過調整第一透射鏡的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第一透鏡的徑向誤差，將紅外探測器放置在系統像面處，并根據紅外探測器成像質量消除第一透射鏡的角度傾斜誤差；實現折反式紅外成像系統的裝調。

本發明的有益效果：本發明中的折反式紅外成像光學系統的主要由反射鏡和透射鏡組成，在系統裝調的過程中采用分別組裝，單獨檢測的原則進行安裝。由于反射鏡不會產生色差，可以利用激光干涉儀調整反射鏡，再使用激光跟蹤儀將透射鏡進行安裝，再由探測器進行進一步的精調。

本發明所述的裝調方法在光學系統裝調過程中綜合利用激光跟蹤儀、激光干涉儀及探測器等高精度檢測儀器，將所有光機元件都進行定量安裝，在光機裝調階段實現了單元器件的裝調質量保證。本方法不僅能夠快速、有效和準確的完成對折反式紅外成像光學系統的裝調，而且實現了光學系統理論設計結果和最終系統成像質量的閉環控制。

本發明所述的裝調方法通過激光干涉儀、激光跟蹤儀和紅外探測器精確的控制所有光學元件的空間位置，消除光學元件在裝調過程中位置的不確定性。

附圖說明

圖1為本發明所述的折反式紅外成像光學系統裝調方法示意圖。

圖中：1、激光干涉儀，2、第一離軸反射鏡，3、第二離軸反射鏡，4、第一平面反射鏡，5、第一透射鏡，6、第二平面反射鏡，7、第二透射鏡，8、第三透射鏡，9、激光跟蹤儀，10、紅外探測器，11、光學平臺。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1說明本實施方式，基于折反式紅外成像光學系統的裝調方法，包括激光干涉儀1、第一離軸反射鏡2、第二離軸反射鏡3、第一平面反射鏡4、第一透射鏡5、第二平面反射鏡6、第二透射鏡7、第三透射鏡8、激光跟蹤儀9、紅外探測器10和光學平臺11。其中，第一離軸反射鏡2、第二離軸反射鏡3、第一平面反射鏡4、第一透射鏡5、第二平面反射鏡6、第二透射鏡7、第三透射鏡8和紅外探測器10構成折反式紅外成像光學系統，且上述單元器件均安裝在光學平臺11上。

該方法由以下步驟實現：

步驟一、將激光干涉儀出射平行光束，將所有反射鏡進行穿軸，將激光干涉儀的光斑均調整至第一離軸反射鏡2、第二離軸反射鏡3、第一平面反射鏡4、第二平面反射鏡6反射表面的中心。各個反射鏡的角度由機械結構事先確定。然后將激光干涉儀1安裝焦比略小于系統焦比的鏡頭，設定所述激光干涉儀鏡頭焦比為1.5；以便可以測量全口徑的光學波前質量。通過激光干涉儀反饋的波前信息，將第一離軸反射鏡2、第二離軸反射鏡3、第一平面反射鏡4、第二平面反射鏡6的像差調整至最優；即：波前誤差RMS調整至60nm-180nm。

步驟二、利用激光跟蹤儀1首先將光學平臺定位11，再將所有反射鏡光學元件進行位置定位。然后以激光跟蹤儀1建立的基準安裝第三透射鏡8。由于透射鏡材料在可見光波段的物理截止，因此可利用第三透射鏡8前表面返回光束在激光干涉儀1上形成的只有離焦和球差的干涉條紋。通過調整第三透射鏡8的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第三透射鏡8的徑向位置誤差。進一步可將紅外探測器10放置在第三透射鏡8的焦點處，以成像質量為標準通過調整第三透射鏡8與光軸的夾角消除因角度引起的光學像差。

步驟三、在第三透射鏡8裝調完畢后，利用激光跟蹤儀和紅外探測器安裝調整第二透射鏡7，可利用第二透射鏡7前表面返回光束在激光干涉儀1上形成的只有離焦和球差的干涉條紋。通過調整第二透射鏡7的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第二透射鏡7的徑向位置誤差。進一步將紅外探測器放置在第二透射鏡7和第三透射鏡8的聯合焦點處，以成像質量為標準通過調整第二透射鏡7與光軸的夾角消除因角度引起的光學像差。

步驟四、最后按上述步驟調整第一透射鏡5，采用第一透射鏡5前表面返回光束在激光干涉儀上形成的干涉條紋，通過調整第一透射鏡5的徑向平移將干涉條紋的中心移至激光干涉儀的靶面中心位置，消除第一透鏡5的徑向誤差，將紅外探測器10放置在系統像面處，并根據紅外探測器成像質量消除第一透射鏡5的角度傾斜誤差；直到每個光學元件的空間位置都滿足公差要求實現折反式紅外成像系統的裝調。

本實施方式所述的激光干涉儀1的測量精度高于0.01λ，λ為波長，(λ＝632.8nm)，并且能夠安裝適合被檢測系統焦比的測量鏡頭。所述激光跟蹤儀的測量誤差為0.015mm。

本實施方式所述的第一離軸反射鏡2、第二離軸反射鏡3、第一平面反射鏡4和第二平面反射鏡6的面型均可以為非球面、球面或者平面。安裝精度達到0.1mm-0.015mm。并且所有反射鏡完成了光學鍍膜，在可見光波段具有至少10％的反射率，所有反射鏡面形精度都達到了光學設計的公差要求。另外需要有兩維傾斜，三維平移調整空間。

本實施方式所述的第一透射鏡5、第二透射鏡7和第三透射鏡8的安裝精度達到0.1mm-0.015mm。且都完成了光學鍍膜，在可見光波段具有至少10％的反射率，所有透射鏡面形精度都達到了光學設計的公差要求。另外需要有兩維傾斜，三維平移調整空間。

本實施方式所述的紅外探測器10，滿足紅外探測器冷闌和光學系統互相匹配，滿足像元分辨率和折反式紅外成像光學系統互相匹配。

以上所述的實施例僅限于解釋本發明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過實施例，該領域的技術人員即可以實現本發明權利要求的全部內容。