卡塞格林红外光学系统装调技术研究

　　0 引 言

　　为了提高光学系统的探测距离，光学系统的口径越来越大，当光学系统的口径大到一定程度，折射式物镜系统很难满足要求，而卡塞格林系统结构紧凑，口径可以做到更大，大大提高了探测距离，随着非球面加工检测技术的进步，该系统越来越广泛地应用于机载远距离探测设备上。卡塞格林系统结构虽然简单，但装调精度要求较高，实现高精度的装配要求，是保证整体系统光学成像质量的关键。某型卡塞格林系统的光学系统由抛物面主反射镜、双曲面次反射镜和一组红外目镜组组成，红外探测器位于光学系统的焦面处，探测器为线列探测器。光学系统图如图1 所示。主次镜分别用压圈固定在镜座内，主、次镜座通过支架连接，为了满足无热化设计，支架采用铟钢材料。主镜座和镜组镜筒都是通过螺钉固定在底板上。结构图如图2 所示。

　　1 装调方案

　　1.1 主次镜的装调

　　为了保证主次镜的装调精度和高低温下的稳定性，需要将主镜座、支架和次镜座组装在一起进行人工时效处理，然后才能进行主次镜的装调。主镜焦距长，体积大，装调精度高，装调难度大，因此以主镜为基准装调次镜[1]比较方便。主次镜的装调可在中心偏测量仪[2]上完成。

　　1.2 目镜组的装调

　　目镜组均是红外透镜，在缺少红外中心偏测量仪的情况下，可以先将每块透镜在中心偏测量仪上进行粗定心[3]，使透镜的光轴与镜筒的轴线大致同轴，然后将镜筒固定在车床上，在车床的两端各架一台内调焦望远镜，调整内调焦望远镜的焦距，使透镜球心自准直像成像清晰。然后调整镜座，使透镜球心自准直像划圆量满足中心偏要求，然后车削镜筒的外圆和端面，这样就保证了透镜光轴与镜筒端面垂直，透镜光轴与镜筒同轴，如图3 所示。镜座的外圆与目镜组镜筒的内孔配车，提高透镜的装调精度。

　　1.3 主次镜与目镜组的组合装调

　　按照常规的方法，是先将装调好的主次镜放在中心偏测量仪上，调整主次镜，使主次镜的光轴与中心偏测量仪的机械转轴同轴，然后装入目镜组，由于主次镜挡住了目镜组上方的光线，在中心偏测量仪上只能看到目镜组最下面一块透镜的球心像，也就是说对目镜组无法双面定心，无法确定目镜组的光轴。为了解决这个难题，重新设计了装调方案。方案如下：首先，将目镜组装入底座，调整定心仪转台，用双面定心的方法，使目镜组的光轴与定心仪转轴同轴。为了保证目镜组重装的重复性，固定目镜组的螺钉均用力矩扳手用同样的力矩上紧，并且在相应的位置上作好标记，并且目镜组镜筒与底座是配作的，因此可以保证重装的重复性。