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分块镜定位误差的允差分析

王姗姗  赵琳  朱秋东  曹根瑞  李林  
【摘要】:采用可收展式分块镜共相位成像方案是实现地基和空基光学系统超大口径、超高分辨率成像的必由之路。此方案的技术难题之一就是分块镜定位误差的检测与校正。如果各分块镜不能被准确无误地安装在特定的位置,即存在所谓定位误差时,即便各个分块镜的面形加工是理想的,也不可避免地使整个镜面产生相应的面形误差。调整非球面主镜的定位误差,每个分块镜理论上都应有6个自由度的调整机构,但从工程上考虑,在保证主镜面形精度的前提下,应尽可能减少分块镜的调整自由度。为了位各分块镜的像重合和校正它们之间的共相位误差,每个分块镜都必须有沿光轴平移、垂直光轴的两个倾斜等三自由度调整机构。如果仅依靠这三个调整自由度就可以把面形误差校正到允许的范围内,就可以大大简化调整机构。为此,需要深入研究分块镜定位误差与经过三自由度校正后残余面形误差的相互关系,给出相应的定位误差的允差。本文提出了一种由定位误差计算分块镜的三自由度调整量及残余面形误的计算方法,并以图1所示的分块形式为例,给出了由定位误差计算残余面形误差的经验公式,由此公式计算了常用非球面参数下定位误差的允差。利用本文提出的分析计算方法,可以根据非球面主镜参数、主镜分块形式和光学系统的成像质量要求确定分块镜定位误差的允差,对大型空基分块镜共相位成像系统的工程实践具有重要意义。

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