CN101339013A - 可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定，其特征在于：首先在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪后放置标准平面镜，对仪器进行粗调；然后在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪后放置反射式平行光管，并在其焦面上放置高温十字丝；并对高温十字丝通电使其发出可见和红外光波，调整反射式平行光管，使得在可见光CCD上能看到出射可见十字丝像和高温十字丝的可见光像完全重合，调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分，使得红外CCD上的红外激光光斑和高温十字丝的红外像完全重合；最后对仪器进行标定，并借助软件处理算法计算出可见与红外共光路系统后的可见与红外光波光轴平行度误差；本发明装调方便，精度高。

Description

可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定

技术领域

本发明涉及一种光学检测仪，特别涉及一种可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定。

背景技术

可见与红外复合光路光轴平行度检测仪用于检测工作于可见与红外复合光路的光学仪器或光学系统的可见光光路光轴与红外光光路光轴的平行度误差，而且平行度的允许误差为数个角秒，因此需要平行的可见与红外复合光路光波来完成对该类仪器的装调和标定。对于工作于单一波段的光学仪器或光学系统的装调和标定方法目前技术已相当成熟：工作于可见光波段的光学仪器或光学系统的装调和标定，通常采用平行光管法，即是在可见平行光管焦面上放置可见光点光源的方法提供平行的可见光波进行可见光光学仪器或光学系统的装调和标定。工作于红外波段的光学仪器或光学系统的装调和标定，通常采用激光准直法，即是在红外准直镜组的焦点上放置红外激光器提供平行的红外光波进行红外光光学仪器或光学系统的装调和标定。但以上技术只能提供单一波段的平行光波用于工作于单一波段的光学仪器或光学系统的装调和标定，对于可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定目前没有可供参考和借鉴的技术手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于可见与红外复合光路系统的装调和标定方法，可以方便地对可见与红外复合光路光轴平行度检测仪进行装调和标定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定方法依次按以下步骤进行：

1)仪器粗调；

在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的可见光部分的焦平面上放置可见光CCD，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分的焦平面上放置红外CCD，并在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪后放置标准平面镜，调整标准平面镜的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD上能看到出射可见十字丝的像和标准平面镜返回的可见十字丝像；调整标准平面镜使出射可见十字丝像和标准平面镜返回的可见十字丝像完全重合；调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分，直到在红外CCD上能看到出射红外激光光斑和标准平面镜返回的红外激光光斑，并继续调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分，使出射红外激光光斑和标准平面镜返回的红外激光光斑尽量重合；

2)仪器精调；

仪器粗调完毕后，取走标准平面镜，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪后标准平面镜的位置处放置反射式平行光管，并在反射式平行光管的焦面上放置高温十字丝，并对高温十字丝通电使其发出可见和红外光波，调整反射式平行光管的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD上能看到出射可见十字丝像和高温十字丝的可见光像；调整反射式平行光管使出射可见十字丝像和高温十字丝的可见光像完全重合；调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分直到在红外CCD上能看到出射红外激光光斑和高温十字丝的红外像并继续调整红外部分，使出射红外激光光斑和高温十字丝的红外像完全重合；

3)仪器标定；

仪器精调完毕后，提取红外CCD的图像，并用Matlab图像分析算法计算出出射红外激光光斑的中心到高温十字丝的红外像的中心的距离，根据如下公式计算出可见与红外共光路系统后的可见与红外光波光轴平行度误差： $\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{L\×\sqrt{{(X_2-X_1)}^2+{(Y_2-Y_1)}^2}}{f}\right),$ 式中L为红外CCD的像素尺寸，X₂为高温十字丝的红外像在红外CCD上的横坐标位置，X₁为出射红外激光光斑在红外CCD上的横坐标位置，Y₂为高温十字丝的红外像在红外CCD上的纵坐标位置，Y₁为出射红外激光光斑在红外CCD上的纵坐标位置，f为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪光学系统的焦距。若测量结果小于1″表示可见与红外复合光路光轴平行度检测仪装调准确，可用于可见与红外复合光路光轴平行度误差的检测，若测量结果大于1″则需要重复前面的仪器精调步骤。

所述的高温十字丝，其技术指标为：直径：Ф0.01mm～Ф0.02mm，发热温度：≥300℃。

本发明与现有技术相比所具有的优点：本发明通过在反射式平行光管的焦面上放置一种特制的高温十字丝，产生平行的可见与红外复合光路光波，其装调方便，且检测精度高；本发明克服了目前光学仪器或光学系统装调和标定过程中只能提供单一波段平行光波的不足，为工作于可见与红外复合波段的光轴平行度检测仪提供了有效的的装调和标定方法。

附图说明

图1可见与红外复合光路光轴平行度检测仪自准示意图；

图2可见与红外复合光路光轴平行度检测仪自准后的红外和可见图像；

图2a可见与红外复合光路光轴平行度检测仪自准后的红外图像；

图2b可见与红外复合光路光轴平行度检测仪自准后的可见图像；

图3用反射式平行光管对可见与红外复合光路光轴平行度检测仪进行标定示意图；

图4用反射式平行光管对可见与红外复合光路光轴平行度检测仪进行标定的红外和可见图像；

图4a用反射式平行光管对可见与红外复合光路光轴平行度检测仪进行标定的红外图像；

图4b用反射式平行光管对可见与红外复合光路光轴平行度检测仪进行标定的可见图像；

图中：1为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪，2为红外CCD，3为可见光CCD，4为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的可见光部分，4-1为出射十字丝，5为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分，6为标准平面镜，7为反射式平行光管，8为红外CCD图像，9为出射红外激光光斑，10为标准平面镜返回的红外激光光斑，11为可见光CCD图像，12为出射可见十字丝像，13为标准平面镜返回的可见十字丝像，14为高温十字丝的红外像，15为高温十字丝的可见光像，16为反射式平行光管焦面，17为高温十字丝。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。

本实施例介绍一种可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定方法，其具体步骤如下：

(1)仪器粗调；

如图1所示，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1的可见光部分4的焦平面上放置可见十字丝4-1其后放置可见光CCD3；在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1的红外部分5的焦平面后放置红外CCD2，并在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1后放置标准平面镜6，调整标准平面镜6的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD3上能看到出射可见十字丝4-1的像12和标准平面镜6返回的可见十字丝像13，如图2b所示；调整标准平面镜6使出射可见十字丝像12和标准平面镜返回的可见十字丝像13完全重合。调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1的红外部分5，直到在红外CCD2上能看到出射红外激光光斑9和标准平面镜6返回的红外激光光斑10，如图2a所示；并继续调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1的红外部分5，使出射红外激光光斑9和标准平面镜6返回的红外激光光斑10尽量重合；本实施例标准平面镜6的口径为Ф200mm，面形误差 $\mathrm{RMS}<\frac{\mathrm{\&lambda;}}{20}$ (λ为检测光的波长，本实施例选择λ＝632.8nm)；

(2)仪器精调；

如图3所示，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1后放置反射式平行光管7，并在反射式平行光管7的焦面16上放置高温十字丝17，并对高温十字丝17通电使其发出可见和红外光波，调整反射式平行光管7的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD3上能看到出射可见十字丝像12和高温十字丝的可见光像15，如图4b所示；调整反射式平行光管7使出射可见十字丝像12和高温十字丝的可见光像15完全重合；调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分5直到在红外CCD2上能看到出射红外激光光斑9和高温十字丝的红外像14并继续调整红外部分5，如图4a所示，使出射红外激光光斑9和高温十字丝的红外像14完全重合；本实施例标准平面镜6的口径为Ф200mm，

(λ为检测光的波长，本实施例选择λ＝632.8nm)；本实施例高温十字丝13直径：Φ0.02mm，发热温度：300℃；

(3)仪器标定；

仪器精调完毕后，提取红外CCD2的图像，并用Matlab图像分析算法计算出出射红外激光光斑9的中心到高温十字丝的红外像14的中心的距离，根据如下公式计算出可见与红外共光路系统后的可见与红外光波光轴平行度误差： $\mathrm{\&theta;}=\arctan \left(\frac{L\&times;\sqrt{{(X_2-X_1)}^2+{(Y_2-Y_1)}^2}}{f}\right),$ 式中L为红外CCD2的像素尺寸，X₂为高温十字丝的红外像14在红外CCD2上的横坐标位置，X₁为出射红外激光光斑9在红外CCD2上的横坐标位置，Y₂为高温十字丝的红外像14在红外CCD2上的纵坐标位置，Y₁为出射红外激光光斑9在红外CCD2上的纵坐标位置，f为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1光学系统的焦距。若测量结果小于1″表示可见与红外复合光路光轴平行度检测仪1装调准确，可用于可见与红外复合光路光轴平行度误差的检测，若测量结果大于1″则需要重复前面的仪器精调步骤。

Claims (2)

1、一种可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定，其特征在于：其装调和标定步骤如下：

1)仪器粗调；

在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)的可见光部分(4)的焦平面上放置可见光CCD(3)，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)的红外部分(5)的焦平面上放置红外CCD(2)，并在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)后放置标准平面镜(6)，调整标准平面镜(6)的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD(3)上能看到出射可见十字丝(4-1)的像(12)和标准平面镜返回的可见十字丝像(13)；调整标准平面镜(6)使出射可见十字丝像(12)和标准平面镜返回的可见十字丝像(13)完全重合；调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分(5)，直到在红外CCD(2)上能看到出射红外激光光斑(9)和标准平面镜返回的红外激光光斑(10)，并继续调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分(5)，使出射红外激光光斑(9)和标准平面镜返回的红外激光光斑(10)尽量重合；

2)仪器精调；

仪器粗调完毕后，取走标准平面镜(6)，在可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)后标准平面镜(6)的位置处放置反射式平行光管(7)，并在反射式平行光管(7)的焦面(16)上放置高温十字丝(17)，并对高温十字丝(17)通电使其发出可见和红外光波，调整反射式平行光管(7)的倾斜和俯仰，使得在可见光CCD(3)上能看到出射可见十字丝像(12)和高温十字丝的可见光像(15)；调整反射式平行光管(7)使出射可见十字丝像(12)和高温十字丝的可见光像(15)完全重合；调整可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的红外部分(5)直到在红外CCD(2)上能看到出射红外激光光斑(9)和高温十字丝的红外像(14)并继续调整红外部分(5)，使出射红外激光光斑(9)和高温十字丝的红外像(14)完全重合；

3)仪器标定；

仪器精调完毕后，提取红外CCD(2)的图像，并用Matlab图像分析算法计算出出射红外激光光斑(9)的中心到高温十字丝的红外像(14)的中心的距离，根据如下公式计算出可见与红外共光路系统后的可见与红外光波光轴平行度误差： $\mathrm{\&theta;}=\arctan \left(\frac{L\&times;\sqrt{{(X_2-X_1)}^2+{(Y_2-Y_1)}^2}}{f}\right),$ 式中L为红外CCD(2)的像素尺寸，X₂为高温十字丝的红外像(14)在红外CCD(2)上的横坐标位置，X₁为出射红外激光光斑(9)在红外CCD(2)上的横坐标位置，Y₂为高温十字丝的红外像(14)在红外CCD(2)上的纵坐标位置，Y₁为出射红外激光光斑(9)在红外CCD(2)上的纵坐标位置，f为可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)光学系统的焦距。若测量结果小于1″表示可见与红外复合光路光轴平行度检测仪(1)装调准确，可用于可见与红外复合光路光轴平行度误差的检测，若测量结果大于1″则需要重复前面的仪器精调步骤。

2、根据权利要求1所述的可见与红外复合光路光轴平行度检测仪的装调和标定，其特征在于：所述的高温十字丝(17)，其技术指标为：直径：Φ0.01mm～Φ0.02mm，发热温度：≥300℃。

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