小F数卡赛格林系统装调技术

　　0 引言

　　卡赛格林系统由抛物面主反射镜和双曲面次反射镜组成，是一种双反射折叠系统，可以有效缩短镜筒长度，并且没有色差;主镜中间是通孔，通光孔径可以做得很大，显著提高了探测距离，由于具备上述优点，卡氏系统已广泛用于红外探测系统中[1-2]。在典型的卡氏系统中， 抛物面主镜的焦点与双曲面次镜的焦点重合，在0 视场，卡氏系统成完善的像，这种系统可以采用自准直原理进行装调[3]。文中介绍的卡氏系统是大口径小F 数系统， 焦点在主次镜之间，该系统是某光学系统中的一部分，抛物面主镜的焦点与双曲面次镜的焦点不重合， 任何视场都不能成完善像，因此上述的装调方法不适用。张泉等人对反射式光学系统的装调进行过研究[4]， 使用的设备是中心偏测量仪[5]，但对次镜的装调过于繁琐，需要反复调整中心和倾斜，效率太低，主镜的装调依据自准直原理，但对抛物面等非球面反射镜的装调，自准直原理并不精确。文中利用一台中心偏测量仪和两台内调焦望远镜，完成了该系统的装调，并推导出了主镜和次镜中心偏误差和倾斜误差的公式， 对类似系统的装调具有指导意义。

　　1 卡氏系统装调工艺方案

　　文中介绍的卡氏系统的焦点在主次镜之间， 光学系统如图1 所示。

　　中心偏测量仪是进行透镜光轴校准的常用设备，如果将卡氏系统放在中心偏测量仪上装调，应先调主反射镜， 将主反射镜的光轴调到中心偏测量仪的转轴上，然后装调次反射镜，将次反射镜的光轴也调到中心偏测量仪的机械转轴上， 由于主反射镜是抛物面，次反射镜是双曲面，球面自准直定心法不适用。装调主反射镜时，通常用一束平行光照射主反射镜，用内调焦望远镜接收主反射镜的焦点像，如果主镜光轴与转台机械轴重合， 则转台旋转时焦点像不动， 否则划圆。但反射光线往往与中心偏测量仪转轴成很大夹角， 而中心偏测量仪上内调焦望远镜的光轴与转台转轴重合， 反射光线远超出内调焦望远镜的视场， 很难用中心偏测量仪上的内调焦望远镜接收，如图2 所示。

　　如果在焦点处用CCD 接收，CCD 的安装比较困难。次反射镜的装调也面临同样的问题，从图1 可以看出，出射光线是一个中空的光锥，中心部分没有光线， 因此也无法用中心偏测量仪下面的内调焦望远镜接收系统的焦点像。如果在卡氏系统的焦点处用CCD 接收焦点像， 由于CCD 处在主次反射镜之间，旋转中心偏离测量仪转台时，固定CCD 的工装必定挡住卡氏系统的支架(如图2 所示)。为了解决这些装调上的难题，文中给出了一个新的装调方案。