CN108196379A - 一种光学系统穿轴光管及穿轴方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学系统穿轴光管及穿轴方法，该穿轴光管在通用型内调焦光管基础上改进而来，将内调焦光管和自准直光管融合到一起，在调焦的同时实现自准直，能有效的消除内调焦光管在穿轴时多次找自准像产生的误差，提高了穿轴的精确度和工作效率。该工具在光机装调专业具有较广泛的应用价值。

Description

一种光学系统穿轴光管及穿轴方法

技术领域

本发明属于光学系统装调技术领域，具体涉及光学系统中具有光路折转的多片透镜进行光学穿轴所使用的一种光学系统穿轴光管及穿轴方法。

背景技术

随着光电技术的不断发展，所要求观察目标的距离越来越远，系统整体分辨率越来越高，多组透镜光学系统已成常态。为保证整个光学系统成像质量，需要保持各个透镜组光轴一致性，由此对穿轴工具及穿轴方案也提出了更高的要求。

现在常用的光学系统穿轴工具为内调焦光管，通过内调焦光管调节焦距实现光学系统穿轴，原理图见图1，包括有CCD1-1、目镜1-2、分光镜1-3、分划板1-4、调焦镜1-5、固定正透镜1-6、毛玻璃1-11、光源1-12。使用内调焦光管穿轴的具体步骤如下：

首先打开光源1-12，光线透过毛玻璃1-11和分光镜1-3均匀照射到分划板1-4上，通过调节调焦镜1-5使分划板1-4发出的光线经过调焦镜1-5、固定反射镜1-6及基准分划板1-7原路返回并成像于分划板1-4上，调整光机系统位置使分划板1-4的自准直像与原十字线重合。然后打开光源1-10、通过调整调焦镜1-5使分划板1-7发出的光线经过固定透镜1-6和调焦镜1-5成像于分划板1-4上，平移光机系统使分划板1-7的像与分划板1-4上十字线重合，此时建立整个光学系统光轴。然后在下一块透镜安装位置安装带分划板1-9的镜筒，调节调焦镜1-5轴向位置使分划板1-9清晰的成像在分划板1-4上，通过调整反射镜1-8的俯仰方位角度使之与系统光轴重合，此时便完成整个光学系统穿轴。在整个穿轴过程中要反复调节调焦镜1-5轴向位置确保分划板1-4的自准像与其本身十字丝重合，这种需要通过反复调节调焦镜实现自准直来保证光轴一致性的穿轴方式，不能保证自准和穿轴同时实现，就不能保证穿轴的精度或者会降低穿轴的精度，这种重复的通过调节调焦镜实现自准的过程也会大大降低穿轴的效率。

发明内容

为解决现有内调焦光管穿轴精度低且效率不高的技术问题，本发明提出了一种光学系统穿轴光管。

本发明的技术方案如下：

所述一种光学系统穿轴光管，其特征在于：包括第一CCD(1)、第一目镜(2)、分划板(3)、调焦镜(4)、固定正透镜(5)、第一分光镜(6)、物镜(11)、十字分划板(12)、第二分光镜(13)、毛玻璃(14)、光源(15)、第二目镜(16)、第二CCD(17)；

其中第一CCD(1)、第一目镜(2)、分划板(3)、调焦镜(4)、固定正透镜(5)处于第一轴线上；物镜(11)、十字分划板(12)、第二目镜(16)、第二CCD(17)处于第二轴线上，十字分划板(12)处于物镜(11)的焦平面上；第一轴线与第二轴线垂直相交在第一分光镜(6)上，且第一分光镜(6)的分光面与第一轴线与第二轴线均成45°；第二分光镜(13)处于十字分划板(12)与第二目镜(16)之间，且第二分光镜(13)分光面与第二轴向成45°，光源(15)发出的光线经过毛玻璃(14)后，在第二分光镜(13)上沿第二轴线向十字分划板(12)反射。

利用上述装置进行光学系统穿轴的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据光学系统穿轴要求，结合光学系统零件尺寸设计制作分划板镜筒和分划板，并将分划板定心装配到分划板镜筒中，再将分划板镜筒安装在光学系统相应的穿轴位置，并且每个分划板镜筒与对应穿轴位置处的光学器件同光轴；

步骤2：选择步骤1中的一个分划板作为基准分划板(7)，将穿轴光管放置在基准分划板(7)前；光源(15)发出光线，经过毛玻璃(14)后经第二分光镜(13)折转45°，之后光线均匀照射到十字分划板(12)上，十字分划板(12)发出的光线入射到物镜(11)上后平行射出，光线再经第一分光镜(6)折转后经基准分划板(7)反射原路返回，将十字分划板(12)的自准像成像到十字分划板(12)上，分划板像经目镜(16)在第二CCD(17)显示自准像，调整光学系统或穿轴光管位置使自准像与分划板上十字线重合；

步骤3：将可移动光源(10)放置在基准分划板(7)另一侧，从光源(10)发出的光线照射在基准分划板(7)上，光线再经固定正透镜(5)和调焦镜(4)成像在分划板(3)上，分划板像经第一目镜(2)成像于第一CCD(1)上，平移光学系统使基准分划板(7)的像与分划板(3)十字线重合，建立光学系统的光轴；

步骤4：利用步骤1中的其余分划板，通过以下过程，对光学系统中的其余部分分别进行穿轴，以完成整个光学系统穿轴：

将可移动光源(10)放置在穿轴分划板(9)另一侧，所述穿轴分划板(9)为步骤1中的其余分划板中的一个；从光源(10)发出的光线照射在穿轴分划板(9)上，光线再经光学系统中穿轴分划板(9)对应的光学器件、固定正透镜(5)和调焦镜(4)后成像在分划板(3)上，调节调焦镜(4)轴向位置使穿轴分划板(9)在第一CCD(1)上成像清晰，调整穿轴分划板(9)对应的光学器件使穿轴分划板(9)的分划像与分划板(3)上十字线重合，完成穿轴分划板(9)对应的光学器件穿轴。

有益效果

本发明是在通用型内调焦光管基础上改进而来，将内调焦光管和自准直光管融合到一起，在调焦的同时实现自准直，能有效的消除内调焦光管在穿轴时多次找自准像产生的误差，提高了穿轴的精确度和工作效率。该工具在光机装调专业具有较广泛的应用价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为通用型内调焦光管光学系统原理图；

其中：1-1、CCD；1-2、目镜；1-3、分光镜；1-4、分划板；1-5、调焦镜；1-6、固定正透镜；1-7、分划板；1-8、反射镜；1-9、分划板；1-10、光源；1-11、毛玻璃；1-12、光源。

图2为本发明光学系统原理图；

其中：1、CCD；2、目镜；3、分划板；4、调焦镜；5、固定正透镜；6、分光镜；7、基准分划板；8、反射镜；9、穿轴分划板；10、光源；11、物镜；12、分划板；13、分光镜；14、毛玻璃；15、光源；16、目镜；17、CCD.

图3为本发明CCD成像示意图；

其中：18、分划板3本身的十字丝；19、穿轴分划板9通过光学系统在分划板3上所成的像。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图2所示，本实施例中的光学系统穿轴光管，包括第一CCD1、第一目镜2、分划板3、调焦镜4、固定正透镜5、第一分光镜6、物镜11、十字分划板12、第二分光镜13、毛玻璃14、光源15、第二目镜16、第二CCD17；

其中第一CCD1、第一目镜2、分划板3、调焦镜4、固定正透镜5处于第一轴线上；物镜11、十字分划板12、第二目镜16、第二CCD17处于第二轴线上，十字分划板12处于物镜11的焦平面上；第一轴线与第二轴线垂直相交在第一分光镜6上，且第一分光镜6的分光面与第一轴线与第二轴线均成45°；第二分光镜13处于十字分划板12与第二目镜16之间，且第二分光镜13分光面与第二轴向成45°，光源15发出的光线经过毛玻璃14后，在第二分光镜13上沿第二轴线向十字分划板12反射。

该光学系统穿轴光管的主要用于将光学系统中各个光学器件的光轴调整到同一个光轴上。具体包括以下步骤：

步骤1：根据光学系统穿轴要求，结合光学系统零件尺寸设计制作分划板镜筒和分划板，并将分划板定心装配到分划板镜筒中，再将分划板镜筒安装在光学系统相应的穿轴位置，并且每个分划板镜筒与对应穿轴位置处的光学器件同光轴。

步骤2：选择步骤1中的一个分划板作为基准分划板7，将穿轴光管放置在基准分划板7前；光源15发出光线，经过毛玻璃14后经第二分光镜13折转45°，之后光线均匀照射到十字分划板12上，十字分划板12发出的光线入射到物镜11上后平行射出，光线再经第一分光镜6折转45°后经基准分划板7反射原路返回，将十字分划板12的自准像成像到十字分划板12上，分划板像经目镜16在第二CCD17显示自准像，调整光学系统或穿轴光管位置使自准像与分划板上十字线重合。

步骤3：将可移动光源10放置在基准分划板7另一侧，从光源10发出的光线照射在基准分划板7上，光线再经固定正透镜5和调焦镜4成像在分划板3上，调节调焦镜4轴向位置使基准分划板7在分划板3上成像清晰，分划板像经第一目镜2成像于第一CCD1上，平移光学系统使基准分划板7的像与分划板3十字线重合，建立光学系统的光轴。

步骤4：利用步骤1中的其余分划板，通过以下过程，对光学系统中的其余部分分别进行穿轴，以完成整个光学系统穿轴：

下面过程以附图2中反射镜8作为穿轴分划板9的对应光学器件，对反射镜8器件进行穿轴：

将可移动光源10放置在穿轴分划板9另一侧，所述穿轴分划板9为步骤1中的其余分划板中的一个；从光源10发出的光线照射在穿轴分划板9上，光线再经反射镜8、固定正透镜5和调焦镜4后成像在分划板3上，调节调焦镜4轴向位置使穿轴分划板9在第一CCD1上成像清晰，调整穿轴分划板9对应的光学器件使穿轴分划板9的分划像与分划板3上十字线重合，完成穿轴分划板9对应的光学器件反射镜8穿轴，即使反射镜8光轴与步骤3建立的光学系统光轴重合。

对于其余光学器件，分别采用上述步骤4的过程各自穿轴，最终完成整个光学系统穿轴。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种光学系统穿轴光管，其特征在于：包括第一CCD(1)、第一目镜(2)、分划板(3)、调焦镜(4)、固定正透镜(5)、第一分光镜(6)、物镜(11)、十字分划板(12)、第二分光镜(13)、毛玻璃(14)、光源(15)、第二目镜(16)、第二CCD(17)；

其中第一CCD(1)、第一目镜(2)、分划板(3)、调焦镜(4)、固定正透镜(5)处于第一轴线上；物镜(11)、十字分划板(12)、第二目镜(16)、第二CCD(17)处于第二轴线上，十字分划板(12)处于物镜(11)的焦平面上；第一轴线与第二轴线垂直相交在第一分光镜(6)上，且第一分光镜(6)的分光面与第一轴线与第二轴线均成45°；第二分光镜(13)处于十字分划板(12)与第二目镜(16)之间，且第二分光镜(13)分光面与第二轴向成45°，光源(15)发出的光线经过毛玻璃(14)后，在第二分光镜(13)上沿第二轴线向十字分划板(12)反射。

2.利用权利要求1所述穿轴光管进行光学系统穿轴的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据光学系统穿轴要求，结合光学系统零件尺寸设计制作分划板镜筒和分划板，并将分划板定心装配到分划板镜筒中，再将分划板镜筒安装在光学系统相应的穿轴位置，并且每个分划板镜筒与对应穿轴位置处的光学器件同光轴；

步骤2：选择步骤1中的一个分划板作为基准分划板(7)，将穿轴光管放置在基准分划板(7)前；光源(15)发出光线，经过毛玻璃(14)后经第二分光镜(13)折转45°，之后光线均匀照射到十字分划板(12)上，十字分划板(12)发出的光线入射到物镜(11)上后平行射出，光线再经第一分光镜(6)折转后经基准分划板(7)反射原路返回，将十字分划板(12)的自准像成像到十字分划板(12)上，分划板像经目镜(16)在第二CCD(17)显示自准像，调整光学系统或穿轴光管位置使自准像与分划板上十字线重合；

步骤3：将可移动光源(10)放置在基准分划板(7)另一侧，从光源(10)发出的光线照射在基准分划板(7)上，光线再经固定正透镜(5)和调焦镜(4)成像在分划板(3)上，分划板像经第一目镜(2)成像于第一CCD(1)上，平移光学系统使基准分划板(7)的像与分划板(3)十字线重合，建立光学系统的光轴；

步骤4：利用步骤1中的其余分划板，通过以下过程，对光学系统中的其余部分分别进行穿轴，以完成整个光学系统穿轴：

将可移动光源(10)放置在穿轴分划板(9)另一侧，所述穿轴分划板(9)为步骤1中的其余分划板中的一个；从光源(10)发出的光线照射在穿轴分划板(9)上，光线再经光学系统中穿轴分划板(9)对应的光学器件、固定正透镜(5)和调焦镜(4)后成像在分划板(3)上，调节调焦镜(4)轴向位置使穿轴分划板(9)在第一CCD(1)上成像清晰，调整穿轴分划板(9)对应的光学器件使穿轴分划板(9)的分划像与分划板(3)上十字线重合，完成穿轴分划板(9)对应的光学器件穿轴。