CN220933287U - 一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，包括：筒体组合件、平面光源、蚀刻玻璃Chart以及准直透镜；筒体组合件包括第一筒体、第二筒体，第一筒体和第二筒体螺纹连接；平面光源设置在筒体组合件内，包括一发光面，发光面用于发出平行光；蚀刻玻璃Chart可调节地设置在筒体组合件中，沿筒体组合件的轴向与平面光源相互平行设置，并在靠近发光面的一侧，蚀刻玻璃Chart包括黑色扇形区域和透明区域；准直透镜设置在筒体组合件内，并位于筒体组合件的端部上，沿筒体组合件的轴向与蚀刻玻璃Chart、平面光源相互平行设置。本实用新型达到提高相机内参标定参数验证准确性的目的。

Description

一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管

技术领域

本实用新型涉及相机内参标定技术领域，具体涉及一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管。

背景技术

平行光管(collimator)是准直仪的一种，通过平行光管能够获取来自无穷远的光束，是光学仪器装校、检测的重要工具之一，也是光学仪器(如经纬仪等)的重要组成部分。

像面经过严格校准的平行光管可用于光学仪器的装调，而平行光管配以不同的目标板，可广泛用于光学仪器几何参数(焦距、相对孔径等)、成像质量(星点检验、目视分辨率检验、MTF检验等)等光学参数的测量。此外，若将配套的可调式平面反光镜固定于被检运动直的工件上，则可以进行运动工件的直线性检验。

平行光管的主要用途包括：光学系统装校、检测、标定等方面。

平行光管在结构上一般包括物镜、分划板(目标板)、光源、支架、可调式平面反射镜、高斯目镜等几部分，其中可调式平面反射镜、高斯目镜属于自校准用附件。

物镜：平行光管物镜，根据口径和焦距的不同可以是折射式、反射式或折返式系统，是平行光管的核心部件，物镜的成像质量直接决定着平行光管的优劣。

分划板(目标板)：根据平行光管使用任务的不同，目标板可以是十字丝，波罗板，鉴别率板，辐射状、星点板，条纹板等。

光源：均匀的面光源，照明目标板用。一般用途时，使用照明灯泡与毛玻璃组合即可满足要求；当用于成像质量(如MTF等)测量时，一般需要使用专门设计的照明系统或使用积分球。根据用途的不同，需要考虑照明光源的工作波段范围。

支架：支撑平行光管，一般为三点支撑方式，具有高低、俯仰、偏摆等自由度的调制。

可调式平面反射镜：具有俯仰调整、水平面内旋转调整的反射镜，用于平行光管的自检。

高斯目镜：选用焦距、放大倍率合适的高斯目镜，配以可调式平面反射镜可便于平行光管自准调整。

平行光管的工作原理如下：光源发出的光均匀照亮目标板，当目标板严格位于平行光管物镜的焦面上时，目标板的像在物镜像空间的无穷远处，即由平行光管发出的光是平行光束。但是上述现有的平行光管存在以下问题：

(1)物镜、分划板(目标板)、光源等部件属于易损耗的部件，一旦出现损耗则会大大影响检验的准确性，因此需要定期对上述部件进行检查或更换。在现有的平行光管中，物镜、分划板(目标板)、光源等部件都是设置在平行光管的筒体内，并且筒体都是一体成型的，使得在对这些部件进行检查或更换时存在较大的难度，并且容易造成这些部件出现拆卸或装配损伤。

(2)现有分划板(目标板)大多采用十字丝，波罗板，鉴别率板，辐射状、星点板，条纹板等，上述类型的目标板在对相机内参标定参数进行验证时，准确性上还有所不足。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，用于解决现有的平行光管难以对易耗部件进行检查或更换，并且在对相机内参标定参数进行验证时准确性不足的技术问题，从而达到降低易耗部件检查和更换难度，提高相机内参标定参数验证准确性的目的。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，包括：

筒体组合件，包括第一筒体、第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体螺纹连接；

平面光源，设置在所述筒体组合件内，包括一发光面，所述发光面用于发出平行光；

蚀刻玻璃Chart，可调节地设置在所述筒体组合件中，沿所述筒体组合件的轴向与所述平面光源相互平行设置，并在靠近所述发光面的一侧，所述蚀刻玻璃Chart包括黑色扇形区域和透明区域；

准直透镜，设置在所述筒体组合件内，并位于所述筒体组合件的端部上，沿所述筒体组合件的轴向与所述蚀刻玻璃Chart、所述平面光源相互平行设置；

其中，所述蚀刻玻璃Chart位于所述平面光源和所述准直透镜之间，所述平行光管通过调节所述刻蚀玻璃Chart到所述准直透镜的距离来改变虚像的位置。

作为本实用新型优选的实施方式，所述黑色扇形区域包括第一黑色扇形区域和第二黑色扇形区域，所述第一黑色扇形区域和所述第二黑色扇形区域之间设有所述透明区域。

作为本实用新型优选的实施方式，所述黑色扇形区域的透过率为30±1％。

作为本实用新型优选的实施方式，所述平面光源的色温为4000-6500K，均匀性>90％。

作为本实用新型优选的实施方式，所述蚀刻玻璃Chart由BK7光学玻璃材料制成。

作为本实用新型优选的实施方式，当所述筒体组合件的长度为1500±1mm，直径为560±1mm时，所述平面光源的直径为400±1mm；所述蚀刻玻璃Chart的直径为295±1mm；所述准直透镜的焦距为75±1mm，出瞳直径为4±0.1mm，视场角为20°±0.1。

作为本实用新型优选的实施方式，所述蚀刻玻璃Chart在所述平面光源和所述准直透镜之间的移动距离为大于0mm，小于等于110mm；

其中，0mm为所述平面光源的位置，110mm为远离所述平面光源，并靠近所述准直透镜的位置。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型所提供的平行光管通过设置第一筒体和第二筒体，并且通过内外螺纹实现第一筒体和第二筒体之间的可拆卸连接，从而在对平面光源、蚀刻玻璃Chart、准直透镜等易损耗部件进行检查或更换时，通过旋转第一筒体和第二筒体将两者进行分离后，大大减少了筒体本身对操作者手部所形成的空间阻碍，从而大大降低易损耗部件的检查或更换难度；

(2)本实用新型的蚀刻玻璃Chart并不同于现有的分划板(目标板)，为带有黑色扇形区域的蚀刻玻璃Chart；该蚀刻玻璃Chart不仅可以通过改变其到准直透镜的距离来改变虚像的位置，从而利用不同位置的虚像来验证相机内参标定参数的正确性；还可以通过旋转自身改变黑色扇形区域的所处位置，从而改变蚀刻玻璃Chart所成的虚像，进一步验证相机内参标定参数的正确性，从而大大提高相机内参标定参数验证准确性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1-是本实用新型的平行光管的结构示意图；

图2-是本实用新型的带有黑色扇形区域的蚀刻玻璃Chart示意图；

图3-是本实用新型的平行光管使用示意图；

图4-是本实用新型的带有第一黑色扇形区域和第二黑色扇形区域的蚀刻玻璃Chart示意图。

附图标号说明：1、筒体组合件；2、平面光源；3、蚀刻玻璃Chart；4、准直透镜；5、第一筒体；6、第二筒体；7、发光面；8、黑色扇形区域；9、透明区域；10、第一黑色扇形区域；11、第二黑色扇形区域；12、平行光管；13、平行光管固定支架；14、相机安装台；15、待验证相机。

具体实施方式

本实用新型所提供的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管12，如图1所示，包括：筒体组合件1、平面光源2、蚀刻玻璃Chart 3以及准直透镜4。

筒体组合件1包括第一筒体5、第二筒体6，第一筒体5的一端部设有内螺纹，第二筒体6的一端部设有外螺纹，第一筒体5和第二筒体6螺纹连接。本实用新型通过设置第一筒体5和第二筒体6，并且通过内外螺纹实现第一筒体5和第二筒体6之间的可拆卸连接，从而在对平面光源2、蚀刻玻璃Chart 3、准直透镜4等易损耗部件进行检查或更换时，通过旋转第一筒体5和第二筒体6将两者进行分离后，大大减少了筒体本身对操作者手部所形成的空间阻碍，从而大大降低易损耗部件的检查或更换难度。

平面光源2设置在筒体组合件1内，包括一发光面7，发光面7用于发出平行光。在本实用新型中，平面光源2通过发出平行光使得蚀刻玻璃Chart 3经过准直透镜4后成虚像在更远的距离。

蚀刻玻璃Chart 3可调节地设置在筒体组合件1中，沿筒体组合件1的轴向与平面光源2相互平行设置，并在靠近发光面7的一侧，蚀刻玻璃Chart 3包括黑色扇形区域8和透明区域9。在本实用新型中，蚀刻玻璃Chart 3位于平面光源2和准直透镜4之间，通过改变蚀刻玻璃Chart 3到准直透镜4的距离来改变虚像的位置，相当于将蚀刻玻璃Chart 3模拟在更远的距离。另外，本实用新型的蚀刻玻璃Chart 3并不同于现有的分划板(目标板)，为带有黑色扇形区域8的蚀刻玻璃Chart 3，如图2所示。该蚀刻玻璃Chart 3不仅可以通过改变其到准直透镜4的距离来改变虚像的位置，从而利用不同位置的虚像来验证相机内参标定参数的正确性；还可以通过旋转自身改变黑色扇形区域8的所处位置，从而改变蚀刻玻璃Chart 3所成的虚像，进一步验证相机内参标定参数的正确性，从而大大提高相机内参标定参数验证准确性。

准直透镜4设置在筒体组合件1内，并位于筒体组合件1的端部上，沿筒体组合件1的轴向与蚀刻玻璃Chart 3、平面光源2相互平行设置。在本实用新型中，准直透镜4与平面光源2相互配合实现蚀刻玻璃Chart 3的远距离成像，并保证蚀刻玻璃Chart 3的成像质量。

本实用新型所提供的平行光管12，可以利用多只平行光管12组合的方式，实现将多个蚀刻玻璃Chart 3模拟到空间不同位置，从而利用不同空间位置的蚀刻玻璃Chart 3所成的虚像，更进一步验证相机内参标定参数的正确性，更进一步提高相机内参标定参数验证准确性。

上述多只平行光管12组合的方式的使用过程具体如下：

如图3所示，通过平行光管固定支架13将本实用新型的多只平行光管12进行固定后，将待验证相机15固定在相机安装台14上，相机安装台14设置在多只平行光管12的前方，并且多只平行光管12发出的平行光相交于待验证相机镜头上。启动多只平行光管12，控制平面光源2的发光亮度，平面光源2发出的光穿过蚀刻玻璃Chart 3带有图像信息，多只平行光管12发出的平行光照射到待验证相机镜头上，通过待验证相机15自身或外挂的图像采集系统抓取待验证相机15接受的图像，分析待验证相机15接受的图像对应平行光管12内的蚀刻玻璃Chart 3图像清晰度，初步验证相机内参标定参数的正确性。

在初步验证通过后，通过改变蚀刻玻璃Chart 3到准直透镜4的距离，改变蚀刻玻璃Chart 3所成虚像的位置，进一步验证相机内参标定参数的正确性。

完成上述验证后，还可以通过旋转蚀刻玻璃Chart 3改变蚀刻玻璃Chart 3所成的虚像，更进一步验证相机内参标定参数的正确性。

进一步地，黑色扇形区域8包括第一黑色扇形区域10和第二黑色扇形区域11，第一黑色扇形区域10和第二黑色扇形区域11之间设有透明区域9。如图4所示，本实用新型在旋转蚀刻玻璃Chart 3时，会同时改变第一黑色扇形区域10和第二黑色扇形区域11的位置。从而利用两个黑色扇形区域8位置的改变，相较于单一黑色扇形区域8位置的改变能更有效地验证相机内参标定参数的正确性。

进一步地，黑色扇形区域8的透过率为30±1％。黑色扇形区域8采用上述的透过率，有助于保证蚀刻玻璃Chart 3的成像质量。

进一步地，平面光源2的色温为4000-6500K，均匀性>90％。平面光源2采用上述范围值的色温和均匀性，同样有助于保证蚀刻玻璃Chart 3的成像质量。

进一步地，蚀刻玻璃Chart 3由BK7光学玻璃材料制成。采用BK7光学玻璃材料制成蚀刻玻璃Chart 3，既能保证成像质量，同时还能保证蚀刻玻璃Chart3的耐用性。

进一步地，当筒体组合件1的长度为1500±1mm，直径为560±1mm时，平面光源2的直径为400±1mm；蚀刻玻璃Chart 3的直径为295±1mm；准直透镜4的焦距为75±1mm，出瞳直径为4±0.1mm，视场角为20°±0.1。

更进一步地，蚀刻玻璃Chart 3在平面光源2和准直透镜4之间的移动距离为大于0mm，小于等于110mm；

其中，0mm为平面光源2的位置，110mm为远离平面光源2，并靠近准直透镜4的位置。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，包括：

筒体组合件，包括第一筒体、第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体螺纹连接；

平面光源，设置在所述筒体组合件内，包括一发光面，所述发光面用于发出平行光；

蚀刻玻璃Chart，可调节地设置在所述筒体组合件中，沿所述筒体组合件的轴向与所述平面光源相互平行设置，并在靠近所述发光面的一侧，所述蚀刻玻璃Chart包括黑色扇形区域和透明区域；

准直透镜，设置在所述筒体组合件内，并位于所述筒体组合件的端部上，沿所述筒体组合件的轴向与所述蚀刻玻璃Chart、所述平面光源相互平行设置；

其中，所述蚀刻玻璃Chart位于所述平面光源和所述准直透镜之间，所述平行光管通过调节所述刻蚀玻璃Chart到所述准直透镜的距离来改变虚像的位置。

2.根据权利要求1所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，所述黑色扇形区域包括第一黑色扇形区域和第二黑色扇形区域，所述第一黑色扇形区域和所述第二黑色扇形区域之间设有所述透明区域。

3.根据权利要求1或2所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，所述黑色扇形区域的透过率为30±1％。

4.根据权利要求1所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，所述平面光源的色温为4000-6500K，均匀性>90％。

5.根据权利要求1所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，所述蚀刻玻璃Chart由BK7光学玻璃材料制成。

6.根据权利要求1所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，当所述筒体组合件的长度为1500±1mm，直径为560±1mm时，所述平面光源的直径为400±1mm；所述蚀刻玻璃Chart的直径为295±1mm；所述准直透镜的焦距为75±1mm，出瞳直径为4±0.1mm，视场角为20°±0.1。

7.根据权利要求6所述的用于验证相机内参标定参数正确性的平行光管，其特征在于，所述蚀刻玻璃Chart在所述平面光源和所述准直透镜之间的移动距离为大于0mm，小于等于110mm；

其中，0mm为所述平面光源的位置，110mm为远离所述平面光源，并靠近所述准直透镜的位置。