CN201255686Y - 一种畸变测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种畸变测试仪，包括转台，该测试仪还包括光源以及显微成像系统；光源以及显微成像系统处于同一光轴上并置于转台两侧。本实用新型提供了一种测量精度高、效率高、结构稳定且功能可以扩展的畸变测试仪。

Description

一种畸变测试仪

技术领域

本实用新型涉及光学系统领域，尤其涉及一种畸变测试仪。

背景技术

任何光学系统都难以做到完善成像的要求，只是像差的大小不同而已。光学系统存在畸变将直接影响成像目标的几何位置精度。因此，对于精密测量相机，如航空测量相机、弹道测量相机、CCD数码相机等，畸变的大小对相机测量精度具有决定性的因素。为了得到准确的几何位置图像，相机在进行光学设计时不仅要尽可能对畸变进行校正，而且要对实际光学系统需要进行精密的畸变量测定，以便提供在使用中的修正值。

目前国内检测畸变的方法都采用《GJB501B-2004》中规定的方法(目标图案板测量畸变)，即在被测光学系统像面处安装标准网格板，并将光学系统固定在精密转台回转中心，在被测光学系统物方用望远镜观察网格板经镜头所成的像，并用转台记录每个像高对应的角度。根据望远镜测出的像高及转台记录的角度值，计算被测光学系统畸变。测试装置如图1所示。该方法存在以下缺点：

1、测量精度低。在该方法中采用标准网格板，其网格板的装调误差以及本身刻线误差大大降低了测量精度；同时由于人眼直接进行观察，个体之间的差异导致瞄准误差；再加之精密转台角度误差等因素的存在使得畸变的测量精度只能到±3μm。

2、安装调试工作复杂，结构不稳定，测试效率低。测试前，首先要将网格板的中心与被测物镜的光轴重合，装调工作费时费力，需要测试人员至少3到5名配合工作才能完成整个装调工作，且装调好后稳定性差，重复测量精度低。

3、对被测系统工作波段要求较高。由于该方法主要靠人眼进行瞄准测量，只适用于对可见光波段光学系统进行测试。

4、测试数据记录费时费力。此方法所有数据均靠人为手工记录，最后再将数据输入计算机进行处理，这种记录及处理数据的方法难免出现一些不必要的粗大误差。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种测量精度高、效率高、结构稳定且功能可以扩展的畸变测试仪。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种畸变测试仪，包括转台，其特殊之处在于：该测试仪还包括光源以及显微成像系统；所述光源以及显微成像系统处于同一光轴上并置于转台两侧。

上述测试仪还包括平行光管；所述平行光管置于光源和转台之间并与光源及显微成像系统置于同一光轴上。

上述测试仪还包括测长装置；所述显微成像系统固定于测长装置之上。

上述测长装置包括激光干涉仪、反射镜和两维导轨；所述反射镜固定于两维导轨的横向导轨侧面；所述反射镜法线垂直于光轴；所述激光干涉仪出射光束垂直反射镜；所述激光干涉仪与两维导轨固定于测长装置之上。

上述转台是高精度数显转台。

上述高精度数显转台是采用27位轴角编码器且分辨率可以达到0.01″的高精度数显转台。

上述显微成像系统是CCD显微测量系统。

上述CCD显微测量系统是分辨率可以达到0.1μm的高分辨率显微测量系统。

上述光源是激光光源或者点光源。

本实用新型的优点是：

1、测量精度高。本实用新型采用的精密转台，该精密转台精度高、性能稳定，可实现精确定位，转台总精度优于0.7″；同时在测长装置中所采用的激光干涉仪利用激光器作为测试光束，实现尺寸的精密测量，精度可以达到10nm；加上对CCD采集的图像进行直方图均衡，数字滤波，边缘增强，最佳阈值选择等算法使图像去除噪声，使目标更清晰。同时采用亚像元细分技术，窗口图像相应放大显示，可得到1/10像元的分辨率，采用质心算法对目标进行判读。结合CCD显微测量系统的放大率，图像判读精度可以达到0.02μm，本实用新型的绝对畸变测量精度可以达到0.2μm，测量精度高。

2、安装调试工作自动化重度高，测量效率高。本实用新型中所用到的精密转台的转动可以通过计算机进行控制，控制精度高，运动平稳；且本实用新型用CCD显微测量系统代替了人眼，大大提高了测量精度及测量效率，使测量时间从原来的2小时提高到0.5个小时，测试人员从原来的三到五名减少到两人即可完成。

3、结构稳定，重复测量精度高。本实用新型采用平行光管提供点目标，而且转台运动平稳，CCD显微测量系统安装稳定，使得重复测量精度明显提高。

4、被测光学系统工作波段不再受限。本实用新型中的CCD显微测量系统，光学系统采用平场复消色差设计，分辨率高、像质优而且具备较高的有效放大率，光谱响应可以覆盖从可见光到近红外，避免了对被测光学系统工作波段的限制。

5、数据处理方便快捷。本实用新型可通过相关的调试及图像判读以及测试分析软件，对测试过程中产生的有效数据都保存于计算机中。图像判读软件不仅可以实时给出目标的坐标位置，而且在软件中加入了图像存储功能，已被事后进行测试数据的分析。畸变数据处理及分析软件可以直接读取计算机中保存的数据进行分析计算，不必像传统的方法那样靠人工进行数据的记录，再导入计算机进行分析计算。

6、实时性好、扩展功能强。本实用新型结构简单，方便多人同时观测全部测试过程，同时不仅可以对光学系统的畸变进行高精度测试，而且可以对被测系统的焦距，成像质量等进行实时测量。

附图说明

图1为传统畸变测量装置示意图；

图2为本实用新型所提供的较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图2，本实用新型提供了一种畸变测试仪，包括转台3，该测试仪还包括光源1、平行光管2、以及显微成像系统8；光源1、平行光管2以及显微成像系统8依次置于同一光轴9上。

该高精度畸变测试仪还包括测长装置10，显微成像系统8固定于测长装置10上。该测长装置10包括激光干涉仪7、反射镜5和两维精密导轨6；所述反射镜5固定于两维导轨6的横向导轨侧面；所述反射镜5法线垂直于光轴9；所述激光干涉仪7出射光束垂直反射镜5；所述激光干涉仪7与两维导轨6固定于测长装置10之上。两维精密导轨6还可以是其它现有技术中存在的可以对长度进行测试的仪器。两维精密导轨6由横向导轨与纵向导轨组成，横向导轨指的是导轨移动方向与光轴方向垂直的导轨，纵向导轨指的是导轨移动方向与光轴平行的导轨。

测长装置10在工作时，激光干涉仪7瞄准反射镜，对激光干涉仪7进行清零以确定长度测量的起点位置，由于反射镜位于移动两维精密导轨6横向导轨的侧面，当移动两维精密导轨6的横向导轨时可以带动反射镜移动，激光干涉仪7就可以精确的测量出反射镜移动的距离，从而确定长度值。

转台2是高精度数显转台，是采用27位轴角编码器且分辨率可以达到0.01″的高精度数显转台；也可以是其它现有技术中的转台。

显微成像系统8是高分辨率的CCD显微测量系统，也可以是现有的其它光电成像系统所代替。高分辨率的CCD显微测量系统是分辨率可以达到0.1μm的高分辨率显微测量系统。

光源1可以是激光光源、点光源或者任何一种光源，只要求能够照亮平行光管2像面处的目标即可。

在平行光管2焦面处安装星点目标，并用均匀光源1将其照亮，平行光管2能够对被测光学系统4提供无穷远的目标，在使用过程中，将被测光学系统4固定在精密转台3之上，调整两维精密导轨6，使高分辨率的CCD显微测量系统的位置位于被测光学系统4的最佳焦面处，再调整被测光学系统4的安装位置使其入瞳位于高精度数显转台回转中心，以保证被测光学系统4全部视场光束不被遮拦，并使光源1、平行光管2、被测光学系统4以及高精度CCD显微测量系统处于同一光轴9上。转动精密转台得到标准角度，并移动两维精密导轨6，使高分辨率的CCD显微测量系统采集图像，通过图像处理软件判读星点像的位置，同时用计算机采集激光干涉仪7的数据及精密转台的角度值，根据畸变数据处理公式计算被测光学系统4不同视场的畸变值。

Claims (9)

1、一种畸变测试仪，包括转台，其特征在于：该测试仪还包括光源以及显微成像系统；所述光源以及显微成像系统处于同一光轴上并置于转台两侧。

2、根据权利要求1所述的畸变测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括平行光管；所述平行光管置于光源和转台之间并与光源及显微成像系统置于同一光轴上。

3、根据权利要求1所述的畸变测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括测长装置；所述显微成像系统固定于测长装置上。

4、根据权利要求3所述的畸变测试仪，其特征在于：所述测长装置包括激光干涉仪、反射镜和两维导轨；所述反射镜固定于两维导轨的横向导轨侧面；所述反射镜法线垂直与光轴；所述激光干涉仪出射光束垂直反射镜；所述激光干涉仪与两维导轨固定于测长装置之上。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的畸变测试仪，其特征在于：所述转台是高精度数显转台。

6、根据权利要求5所述的畸变测试仪，其特征在于：所述高精度数显转台是采用27位轴角编码器且分辨率可以达到0.01″的高精度数显转台。

7、根据权利要求6所述的畸变测试仪，其特征在于：所述显微成像系统是CCD显微测量系统。

8、根据权利要求7所述的畸变测试仪，其特征在于：所述CCD显微测量系统是分辨率可以达到0.1μm的高分辨率显微测量系统。

9、根据权利要求8所述的畸变测试仪，其特征在于：所述光源是激光光源或者点光源。

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