CN109489938B - 一种基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法，该方法主要由目标及探测系统、被测光学镜头、平面反射镜、控制处理系统、平面反射镜联接件、数控转台、五维调整台及一维数控平移台等组成。目标及探测系统的出射目标点调至被测光学镜头的焦面上形成基准像点，经被测光学镜头及平面反射镜后自准直像点为测量像点，当两像点重合时，一维数控平移台和数控转台的位置(x₀，θ₀)。测量时，目标及探测系统随一维数控平移台移动距离x₁，旋转数控转台，使两像点重合，记下数控转台的示值(θ₁)，依次移动一维数控平移台(x₂，x₃，……)，重合上述操作，记下数控转台的示值(θ₂，θ₃，……)。经计算，得出被光学系统的畸变。提高了畸变检测精度。

Description

一种基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法

技术领域

本发明涉及一种光学镜头畸变的检测方法，特别涉及一种长焦距高精度光学镜头畸变的检测。

背景技术

由于光学探测设备需要，某些光学镜头的焦距长，视角也要小的多，景深也比较小，更有效地虚化背景突出探测的主体，其探测的精度就高。其长焦距光学镜头的像质要求就比较高，畸变是光学镜头探测精度的一个关键指标。为了保证光学探测设备的探测能力，需要对光学镜头的畸变进行严格控制。目前的检测方法为逆向平行光路法，其检测过程中存在对准困难，不同的光学镜头要匹配不同的目标，进而检测光学镜头时探测能力受到影，从而影响畸变检测精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现畸变检测方法在检测过程中探测能力低，精度低，特别是长焦距光学镜头畸变检测精度低的的缺，提供了一种精度高、操作方便的基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法，包括步骤为：

步骤一、构建检测系统，检测系统包含：目标及探测系统、被测光学镜头、平面反射镜、控制处理系统、平面反射镜联接件、数控转台、五维调整台和一维数控平移台；一维数控平移台安装在五维调整台上，安装在一维数控平移台上的目标及探测系统发的光经被测光学镜头后经平面反射镜反射后再经被测光学镜头回到目标及探测系统形成一像点；平面反射镜用平面反射镜联接件联接在数控转台的工作台上；数控转台的转轴与被测光学镜头的出瞳中心重合，旋转数控转台，使平面反射镜的反射面与被测光学镜头的光轴垂直，记下一维数控平移台和数控转台的位置(x₀，θ₀)，并记下目标及探测系统上像点位置A点；

步骤二、测量时，目标及探测系统随一维数控平移台移动距离x₁，旋转数控转台，使经平面反射镜反射回的自准直像与原目标像位置A重合，记下数控转台的示值θ₁，依次移动一维数控平移台至(……，x_－3，x_－2，x_－1，x₀，x₁，x₂，x₃，……)中的某一距离，同时记下数控转台的示值，得到(……，θ_－3，θ_－2，θ_－1，θ₀，θ₁，θ₂，θ₃，……)，经计算，得出被光学系统的畸变。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明的检测方法为自准直像点大小与被测光学镜头的焦距无关，提高检测的方便性；

2.本发明的检测方法采用自准直，在探测对准过程中，能将探测对准的精度提高到2倍，从而提高了畸变的检测精度。

附图说明

图1基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法的原理图；

图中：1为目标及探测系统，2为被测光学镜头，3为平面反射镜，4为控制处理系统，5为平面反射镜联接件，6为数控转台，7为五维调整台，8为一维数控平移台。

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。

如图1所示，基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法：构建检测系统，其由目标及探测系统1、被测光学镜头2、平面反射镜3、控制处理系统4、平面反射镜联接件5、数控转台6、五维调整台7、一维数控平移台8等组成；一维数控平移台8安装在五维调整台7上，安装在一维数控平移台8上的目标及探测系统1发的光经被测光学镜头2后经平面反射镜3反射后再经被测光学镜头2回到目标及探测系统1形成一像点；平面反射镜3用平面反射镜联接件5联接在数控转台6的工作台上；数控转台6的转轴与被测光学镜头2的出瞳中心重，旋转数控转台6，使平面反射镜3的反射面与被测光学镜头2的光轴垂直，记下一维数控平移台8和数控转台6的位置(x₀，θ₀)，并记下目标及探测系统1上像点位置A点；

测量时，目标及探测系统1随一维数控平移台8移动距离x₁，旋转数控转台6，使经平面反射镜3反射回的自准直像与原目标像位置A重合，记下数控转台6的示值(θ₁)，依次移动一维数控平移台)(……，x_－3，x_－2，x_－1，x₀，x₁，x₂，x₃，……)，重合上述操作，记下数控转台6的示值(……，θ_－3，θ_－2，θ_－1，θ₀，θ₁，θ₂，θ₃，……)。经计算，得出被光学系统的畸变。

由于平面反射镜3的反射面与被测光学镜头2光轴垂直时，再与目标及探测系统1组成自准直成像系统，主光路与被测光学镜头2的光轴并不一定重合存在夹角θ，此时目标及探测系统1探测到的自准直像点与被测光学镜头2的光轴不重合，偏离值为△，则有对称两点处测得的角度θ_－i、θ_i不等，数据处理时应予以修正。

x_i+Δ＝f_i′tan(θ_i+θ)

x_-i+Δ＝f′_-i tan(θ_-i+θ)

其中：tanθ＝Δ/f′,

被测光学镜头2的焦面上检测一系列对称位置上测一组值(……，x_－3，x_－2，x_－1，x₀，x₁，x₂，x₃，……)，(……，θ_－3，θ_－2，θ_－1，θ₀，θ₁，θ₂，θ₃，……)，算得n组tan(θ)值，最后取平均值

作为重合误差的结果，即：

所以，

其中：

修正后的畸变计算公式为：

Claims (1)

1.一种基于自准直成像法光学镜头畸变的检测方法，其特征在于：包括步骤为：

步骤一、构建检测系统，检测系统包含：目标及探测系统(1)、被测光学镜头(2)、平面反射镜(3)、控制处理系统(4)、平面反射镜联接件(5)、数控转台(6)、五维调整台(7)和一维数控平移台(8)；一维数控平移台(8)安装在五维调整台(7)上，安装在一维数控平移台(8)上的目标及探测系统(1)发的光经被测光学镜头(2)后经平面反射镜(3)反射后再经被测光学镜头(2)回到目标及探测系统(1)形成一像点；平面反射镜(3)用平面反射镜联接件(5)联接在数控转台(6)的工作台上；数控转台(6)的转轴与被测光学镜头(2)的出瞳中心重合，旋转数控转台(6)，使平面反射镜(3)的反射面与被测光学镜头(2)的光轴垂直，记下一维数控平移台(8)和数控转台(6)的位置(x₀，θ₀)，并记下目标及探测系统(1)上像点位置A点；

步骤二、测量时，目标及探测系统(1)随一维数控平移台(8)移动距离x₁，旋转数控转台(6)，使经平面反射镜(3)反射回的自准直像与原目标像位置A重合，记下数控转台(6)的示值θ₁，依次移动一维数控平移台(8)至(……，x_－3，x_－2，x_－1，x₀，x₁，x₂，x₃，……)中的某一距离，同时记下数控转台(6)的示值，得到(……，θ_－3，θ_－2，θ_－1，θ₀，θ₁，θ₂，θ₃，……)，经计算，得出被光学系统的畸变；

由于平面反射镜(3)的反射面与被测光学镜头(2)光轴垂直时，再与目标及探测系统(1)组成自准直成像系统，主光路与被测光学镜头(2)的光轴并不一定重合存在夹角θ，此时目标及探测系统(1)探测到的自准直像点与被测光学镜头(2)的光轴不重合，偏离值为△，则有对称两点处测得的角度θ_－i、θ_i不等，数据处理时应予以修正，

x_i+Δ＝f_i′tan(θ_i+θ)

x_-i+Δ＝f′_-itan(θ_-i+θ)

其中：tanθ＝Δ/f′,

被测光学镜头(2)的焦面上检测一系列对称位置上测一组值(……，x_－3，x_－2，x_－1，x₀，x₁，x₂，x₃，……)，(……，θ_－3，θ_－2，θ_－1，θ₀，θ₁，θ₂，θ₃，……)，算得n组tanθ值，最后取平均值

作为重合误差的结果，即：

所以，

其中：

修正后的畸变计算公式为：

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