CN106681098B - 一种高精度可见光成像系统像面对接装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度可见光成像系统像面对接装置及方法，应用于航空、航天领域光学成像系统的像面对接。该装置包括显示器和水平设置的光学导轨，光学导轨上依次安装有图像探测器、光学镜头和平行光管；图像探测器通过组合移动台与光学导轨相连；图像探测器包括朝向光学镜头的探测器焦平面，图像探测器与显示器相连；光学镜头通过组合移动台与光学导轨相连；平行光管通过平行光管支架与光学导轨相连；平行光管支架和组合移动台均可进行三维平动和转动。本发明能够一次性实现光学镜头光轴与图像探测器焦平面垂直度调整、光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度调整、光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度调整，像面对接效率高。

Description

一种高精度可见光成像系统像面对接装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高精度可见光成像系统像面对接装置及方法，应用于航空、航天领域光学成像系统的像面对接。
背景技术
在航空、航天技术快速发展的过程中，相机在各类任务中起着重大的作用。因此，在相机的装配过程中如何保证高质量的成像效果，尤其是在大规模的生产中，如何保证每台相机具有相同的成像质量并实现快速装调显得尤为重要。在光学镜头的像面对接中需要保证光学镜头光轴与图像探测器焦平面垂直、光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合、光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合，而现有的像面对接方法通常存在精度差、效率低的问题。
发明内容
为了解决现有的像面对接方法存在的精度差、效率低的技术问题，本发明提供一种高精度可见光成像系统像面对接装置及方法。
本发明的技术解决方案是：一种高精度可见光成像系统像面对接装置，其特殊之处在于：包括显示器和水平设置的光学导轨，所述光学导轨上依次安装有图像探测器、光学镜头和平行光管；
所述图像探测器通过组合移动台与光学导轨相连；所述图像探测器包括朝向光学镜头的图像探测器焦平面，所述图像探测器与显示器相连；
所述光学镜头通过组合移动台与光学导轨相连；
所述平行光管通过平行光管支架与光学导轨相连；
所述平行光管支架和组合移动台均可进行三维平动和转动。
较佳的，上述平行光管为安装有分划板的自准直平行光管，所述分划板为十字叉丝。
较佳的，上述显示器为显示区域中央位置自生成电十字丝显示器。
本发明还提供一种高精度可见光成像系统像面对接方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1)平行光管光轴与导轨平行度的调整：
将平行光管通过平行光管支架安装于光学导轨一端的滑块上；调节平行光管支架，使平行光管的光轴与光学导轨平行，然后固定平行光管；
2)平行光管光轴与图像探测器焦平面垂直度的调整：
将图像探测器通过组合移动台安装于光学导轨的另一端；调节固定图像探测器的组合移动台，使自准直平行光管发出的光经十字分划板后所形成的十字丝通过图像探测器表面反射回来后与平行光管的十字丝像重合，然后固定图像探测器，完成平行光管光轴与图像探测器焦平面垂直度的调整；
3)光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度的调整：
在图像探测器和平行光管之间，通过组合移动台将光学镜头安装于导轨上；将图像探测器与显示器相连，沿光学导轨移动光学镜头，使显示器上生成清晰的图像，完成光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度调整；
4)光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度的调整：
调节固定光学镜头的组合移动台，使自准直平行光管的光源通过十字分划板后发出的平行光经光学镜头所成的十字丝像与自生成电十字丝显示器中心的十字丝重合，然后固定光学镜头，完成光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度的调整。
较佳的，上述平行光管为安装有分划板的自准直平行光管。
步骤2)中的调节方法是：自准直平行光管发出的光经十字分划板后到达图像探测器的表面，调节组合移动台使图像探测器表面所反射的十字分划板的像和平行光管分划板像相重合。
上述分划板为十字叉丝。
较佳的，上述显示器为显示区域中央位置自生成电十字丝显示器。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明能够一次性实现光学镜头光轴与图像探测器焦平面垂直度调整、光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度调整、光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度调整，像面对接效率高。
(2)本发明像面对接装置结构简单，操作方便，可广泛应用于工程实践中，尤其是大批量生产科研任务中。
(3)本发明提供的像面对接装置及方法减少了机械测量和装配带来的误差，穿心精度高，可以取得良好的成像效果。
附图说明
图1为本发明像面对接装置较佳实施例结构示意图。
图2为平行光管与光学导轨平行调节示意图。
图3为平行光管与图像探测器焦平面垂直度调节示意图。
图4为光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度调节示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供一种高精度可见光成像系统像面对接装置，其较佳实施例的结构包括显示器9和水平设置的光学导轨1，光学导轨1上依次安装有图像探测器7、光学镜头5和平行光管3。
其中，图像探测器7先安装于探测器支架8上，然后再通过组合移动台6与光学导轨1相连；图像探测器7的焦平面朝向光学镜头5。图像探测器7与显示器9相连，本实施例中的显示器为显示区域中央位置自生成电十字丝显示器。
光学镜头5先安装于镜头支架4上，然后再通过组合移动台6与光学导轨1相连。
平行光管3通过平行光管支架2与光学导轨1相连。本实施例中的平行光管是安装有分划板的自准直平行光管，其中分划板可以采用十字叉丝。
平行光管支架2和组合移动台6均可进行三维平动和转动，起到支撑和调节的作用。
使用本发明像面对接装置进行像面对接的具体步骤如下：
步骤1，参见图2，通过调节平行光管支架2使平行光管3的光轴与下方的光学导轨1平行，并将其固定在光学导轨1的滑块上。
步骤2，参见图3，在光学导轨1的另一侧通过探测器支架8安装图像探测器7，调节图像探测器焦平面几何中心高度，使其与平行光管的高度一致，自准直平行光管3发出的光经十字分划板后到达图像探测器的表面，调节组合移动台使图像探测器表面所反射的十字分划板的像和平行光管分划板像相重合，同时固定好图像探测器7。
步骤3，参见图4，在平行光管3和图像探测器7中间通过镜头支架4安装光学镜头5，连接显示系统和电源。通电后，调节光学镜头5和图像探测器7之间的距离，当光学镜头成像面与图像探测器焦平面位置重合后，在自生成电十字丝显示器上会生成清晰的图像，通过调整光学镜头下方的组合移动台6可实现光学镜头成像面与图像探测器焦平面位置重合度调整。
步骤4，对图像探测器通电后，在自生成电十字丝显示器中心会形成一个十字丝，十字丝处即为图像探测器的焦平面中心位置。自准直平行光管的光源通过十字丝分划板后发出的平行光经光学镜头所成的十字丝像与自生成电十字丝的显示器中心的十字丝重合说明光学镜头的光轴与图像探测器焦平面中心法线重合，如不重合，调节安装光学镜头的组合移动台的平动自由度使得光学镜头的光轴与图像探测器焦平面中心法线重合。

Claims (5)

1.一种高精度可见光成像系统像面对接方法，基于高精度可见光成像系统像面对接装置实现，所述高精度可见光成像系统像面对接装置包括显示器和水平设置的光学导轨，所述光学导轨上依次安装有图像探测器、光学镜头和平行光管；所述图像探测器通过组合移动台与光学导轨相连；所述图像探测器包括朝向光学镜头的探测器焦平面，所述图像探测器与显示器相连；所述光学镜头通过组合移动台与光学导轨相连；所述平行光管通过平行光管支架与光学导轨相连；所述平行光管支架和组合移动台均可进行三维平动和转动；其特征在于：包括以下步骤：
1)平行光管光轴与导轨平行度的调整：
将平行光管通过平行光管支架安装于光学导轨一端的滑块上；调节平行光管支架，使平行光管的光轴与光学导轨平行，然后固定平行光管；
2)平行光管光轴与图像探测器焦平面垂直度的调整：
将图像探测器通过组合移动台安装于光学导轨的另一端；调节固定图像探测器的组合移动台，使自准直平行光管发出的光经十字分划板后所形成的十字丝通过图像探测器表面反射回来后与平行光管的十字丝像重合，然后固定图像探测器，完成平行光管光轴与图像探测器焦平面垂直度的调整；
3)光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度的调整：
在图像探测器和平行光管之间，通过组合移动台将光学镜头安装于导轨上；将图像探测器与显示器相连，沿光学导轨移动光学镜头，使显示器上生成清晰的图像，完成光学镜头成像面与图像探测器焦平面重合度调整；
4)光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度的调整：
调节固定光学镜头的组合移动台，使自准直平行光管的光源通过十字分划板后发出的平行光经光学镜头所成的十字丝像与自生成电十字丝显示器中心的十字丝重合，然后固定光学镜头，完成光学镜头光轴与图像探测器焦平面中心法线重合度的调整。
2.根据权利要求1所述的高精度可见光成像系统像面对接方法，其特征在于：所述平行光管为安装有分划板的自准直平行光管。
3.根据权利要求2所述的高精度可见光成像系统像面对接方法，其特征在于：步骤2)中的调节方法是：自准直平行光管发出的光经十字分划板后到达图像探测器的表面，调节组合移动台使图像探测器表面所反射的十字分划板的像和平行光管分划板像相重合。
4.根据权利要求3所述的高精度可见光成像系统像面对接方法，其特征在于：所述分划板为十字叉丝。
5.根据权利要求1-4中任一所述的高精度可见光成像系统像面对接方法，其特征在于：所述显示器为显示区域中央位置自生成电十字丝显示器。
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