專利名稱：離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，具體地說， 是指在離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程中對光學(xué)調(diào)整架各維的調(diào)整量在系統(tǒng) 設(shè)計(jì)光軸方向上進(jìn)行分解變換，消除裝調(diào)過程中實(shí)際系統(tǒng)和設(shè)計(jì)模型的差 異，從而加速離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程的方法。
背景技術(shù)：
隨著空間光學(xué)遙感器的廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展，其光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由傳 統(tǒng)的共軸系統(tǒng)發(fā)展到了離軸系統(tǒng)。其中離軸三反射系統(tǒng)無中心遮擋，能量 利用率高，雜光少，可以實(shí)現(xiàn)大視場、大相對孔徑，已得到廣泛的關(guān)注。 由于離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，考慮到鏡面加工和系統(tǒng)裝調(diào)的空 間擺放等問題，實(shí)際設(shè)計(jì)加工出來的光學(xué)系統(tǒng)的光軸和水平方向一般存在 夾角；而同時(shí)受光學(xué)平臺(tái)等裝調(diào)空間位置限制以及機(jī)械加工水平和裝配工 藝的限制，用于系統(tǒng)裝調(diào)的光學(xué)調(diào)整架的各維調(diào)整量往往是在平行與光學(xué) 平臺(tái)的水平方向；因此，無法實(shí)現(xiàn)在光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)進(jìn)行 裝調(diào)。
目前一般采用計(jì)算'機(jī)輔助裝調(diào)的方法對離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行裝 調(diào)，計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)仿真計(jì)算出來的失調(diào)量在光軸方向，由于光學(xué)調(diào)整架 的各維調(diào)整量方向與系統(tǒng)光軸之間存在夾角，忽略二者之間的差異會(huì)影響 系統(tǒng)裝調(diào)過程的收斂速度，使系統(tǒng)裝調(diào)過程變慢甚至發(fā)散。
在離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程中對光學(xué)調(diào)整架各維的調(diào)整量在系統(tǒng) 設(shè)計(jì)光軸方向上進(jìn)行分解變換，量化系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系下各維調(diào)整量和實(shí)際
裝調(diào)過程中光學(xué)調(diào)整架各維調(diào)整量之間的映射變換關(guān)系，可以消除裝調(diào)過 程中設(shè)計(jì)模型和實(shí)際系統(tǒng)的差異，從而，加速離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào) 過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種基于坐標(biāo)系分解變換，對離軸三反射光 學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)過程中光軸的變換校正處理方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下
根據(jù)本發(fā)明的一種離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，其步驟 包括先對三維平移調(diào)整量在光軸方向上進(jìn)行分解變換；并對二維旋轉(zhuǎn)調(diào) 整量與光軸夾角進(jìn)行分解校正處理；然后建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直
角坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系。
所說的平移調(diào)整量在光軸方向上的分解變換，是利用解直角三角形的 方法進(jìn)行，將傾斜的光軸坐標(biāo)系下的平移調(diào)整量作為直角三角形的斜邊，
按照直角三角形邊與角的關(guān)系分解到兩個(gè)直角邊上；
所說的旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光軸夾角的分解校正處理，是利用坐標(biāo)系空間旋 轉(zhuǎn)變換關(guān)系進(jìn)行；
進(jìn)一步，所說的坐標(biāo)系空間旋轉(zhuǎn)變換，是利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換矩陣來實(shí)
現(xiàn)；
所說的建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，是 通過解方程組和進(jìn)行坐標(biāo)逆變換；
進(jìn)一步，所說的方程組是將平移調(diào)整量的分解變換和旋轉(zhuǎn)調(diào)整量的分 解處理所得的結(jié)果進(jìn)行綜合，所得到的方程組。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.對三維平移調(diào)整量在光軸方向上進(jìn)行分解變換，消除了由于系統(tǒng)光
軸方向和平移調(diào)整量所在直角坐標(biāo)系之間存在夾角所造成的平移調(diào)整誤 差；
2. 對二維旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光軸夾角進(jìn)行分解校正處理，消除了由于系統(tǒng)
光軸方向和旋轉(zhuǎn)調(diào)整量所在直角坐標(biāo)系之間存在夾角所造成的旋轉(zhuǎn)調(diào)整誤
差；
3. 綜合平移調(diào)整量的分解變換和旋轉(zhuǎn)調(diào)整量的分解校正處理方法，通 過解方程組建立了系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系， 可以使離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)的計(jì)算結(jié)果和系統(tǒng)實(shí)際的裝調(diào) 量吻合，從而加速裝調(diào)過程的收斂。


圖1為本發(fā)明的離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換步驟示意圖； 圖2為一實(shí)施例的某離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中系統(tǒng)光軸和調(diào)整架坐 標(biāo)系關(guān)系示意圖3為本發(fā)明中的平移調(diào)整量在光軸方向上的分解變換示意圖4為本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光軸夾角的分解校正處理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1~圖4對本發(fā)明的離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方
法的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明
如圖1所示，本發(fā)明的離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中的光軸變換，包括 對三維平移調(diào)整量在光軸方向上的分解變換步驟l;對二維旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光 軸夾角的分解校正處理步驟2;建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之 間映射關(guān)系的步驟3。
如圖2所示，在系統(tǒng)裝調(diào)中系統(tǒng)光軸和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之間在水 平方向存在夾角10度，調(diào)整架各維調(diào)整量均在直角坐標(biāo)系中，下面結(jié)合步
驟1、 2和步驟3對該離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)進(jìn)行光軸變換分析-
如圖3所示，光軸坐標(biāo)系下平移調(diào)整量x， y， z分解到調(diào)整架直角坐 標(biāo)系下f/和z'分別為
<formula>formula see original document page 6</formula>如圖4所示，光軸坐標(biāo)系下繞x軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整量"和繞y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整量"
變換到調(diào)整架直角坐標(biāo)系下"'和"'分別為
<formula>formula see original document page 6</formula> (5)
將上述公式(1)、 (2)、 (3)、 (4)和(5)聯(lián)立，求解出系統(tǒng)光軸坐標(biāo) 系和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之間的映射換算關(guān)系，將計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)計(jì)算所得 的光軸坐標(biāo)系下各維調(diào)整量期望值x、 y、 z、"、"換算為光學(xué)調(diào)整架直角 坐標(biāo)系下各維的調(diào)整量 2'，"'，"'，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的光軸變換；求解結(jié)果 如下
<formula>formula see original document page 6</formula>
權(quán)利要求
1、一種離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，其步驟包括S1.在離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程中對光學(xué)調(diào)整架各維的調(diào)整量在系統(tǒng)設(shè)計(jì)光軸方向上進(jìn)行分解變換；S2.量化系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系下各維調(diào)整量和實(shí)際裝調(diào)過程中光學(xué)調(diào)整架各維調(diào)整量之間的映射變換關(guān)系。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，其特征在于設(shè)計(jì)的調(diào)整量分解變換過程，包括a) .對三維平移調(diào)整量在光軸方向上進(jìn)行分解變換；b) .對二維旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光軸夾角進(jìn)行分解校正處理；C).通過解方程組和坐標(biāo)逆變換建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐 標(biāo)系之間映射關(guān)系。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，其 特征在于設(shè)計(jì)的光軸變換過程，其建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐標(biāo) 系之間的映射關(guān)系，使離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)的計(jì)算結(jié)果和系 統(tǒng)實(shí)際的裝調(diào)量吻合，加速裝調(diào)過程的收斂。
全文摘要
一種離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法，包括步驟對三維平移調(diào)整量在光軸方向上進(jìn)行分解變換；并對二維旋轉(zhuǎn)調(diào)整量與光軸夾角進(jìn)行分解校正處理以及建立系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系和調(diào)整架直角坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系；用以實(shí)現(xiàn)對離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中系統(tǒng)光軸的變換。本發(fā)明在離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程中對光學(xué)調(diào)整架各維的調(diào)整量在系統(tǒng)設(shè)計(jì)光軸方向上進(jìn)行分解變換，量化了當(dāng)系統(tǒng)光軸坐標(biāo)系下各維調(diào)整量和實(shí)際裝調(diào)過程中光學(xué)調(diào)整架各維調(diào)整量之間的映射變換關(guān)系，可以消除裝調(diào)過程中設(shè)計(jì)模型和實(shí)際系統(tǒng)裝調(diào)過程的差異，從而，加速了離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程。
文檔編號G02B27/62GK101101381SQ20071004417
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者孫麗葳, 孫勝利, 張朋軍, 敬 王, 勇 羅, 肖金才, 胡亭亮 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所