反射鏡半徑檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反射鏡半徑檢測裝置以及基于該裝置的高精度半徑檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中口徑光學(xué)成像鏡頭在森林防火、邊防以及國防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前常用的口徑400mm左右的光學(xué)鏡頭，由于像差校正、外形尺寸、重量以及造價等原因，通常采用折反射式光學(xué)結(jié)構(gòu)，即主反射鏡和次反射鏡的組合結(jié)構(gòu)。光學(xué)鏡頭的相關(guān)性能的好壞主要取決于主反射鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主反射鏡半徑是主反射鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)中最為主要的一項，其準確程度對于系統(tǒng)像質(zhì)、焦距、其后面的光學(xué)元件的空間位置偏離設(shè)計狀態(tài)以及指導(dǎo)裝調(diào)工作、提高裝調(diào)效率有著非凡的意義。因此，對主反射鏡半徑的測量準確性在高品質(zhì)成像鏡頭制造中顯得尤其重要。目前對于反射鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)中半徑的檢測，常用的方法有測量桿測量法和自準望遠鏡測量法兩種。然而這兩種檢測方法的測量精度均在毫米量級以上，難以滿足高品質(zhì)成像鏡頭對測量精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測量精度高的反射鏡半徑檢測裝置及其檢測方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:所提供的反射鏡半徑檢測裝置包括同軸設(shè)置的平行光管和輔助鏡筒;所述平行光管和輔助鏡筒之間設(shè)置有精密導(dǎo)軌，所述精密導(dǎo)軌上安裝有CCD攝像機。通過測量焦距的方式精確計算被測反射鏡的半徑。
[0005]上述平行光管的焦平面上安裝有分劃板，通過平行光管成像到無窮遠。
[0006]上述精密導(dǎo)軌上安裝有光柵尺，用于記錄CCD攝像機在導(dǎo)軌上的移動距離。
[0007]上述檢測裝置還包括與CCD攝像機相連的監(jiān)視器，用于觀察CCD攝像機捕捉到的圖像。
[0008]上述檢測裝置還包括與精密導(dǎo)軌相連的控制計算機，用于精確控制CCD攝像機在導(dǎo)軌上的移動。
[0009]上述精密導(dǎo)軌的測量精度為0.001mm，光柵尺的反饋精度高。
[0010]上述C⑶攝像機的光圈值為FS 4，圖像清晰度判讀精度高。
[0011 ]上述輔助鏡筒的深度為LS lm，輔助鏡筒的加工精度在0.05mm以內(nèi)，加工誤差小，加工精度高。
[0012]本發(fā)明還提供一種基于上述反射鏡半徑檢測裝置的檢測方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0013]1】將被測反射鏡安裝于輔助鏡筒內(nèi)，使其反射面朝向CCD攝像機；
[0014]2】打開平行光管，安裝在平行光管焦平面上的分劃板通過平行光管成像在無窮遠處，再通過被測反射鏡成像在被測反射鏡的焦平面上；
[0015]3】移動C⑶攝像機捕捉分劃板的像；
[0016]4】沿精密導(dǎo)軌的安裝軸線橫向移動CCD攝像機，直至監(jiān)視器得到清晰的分劃板的像；
[0017]5】將光柵尺反饋的精密導(dǎo)軌當前位置數(shù)值置零；
[0018]6】縱向移動CCD攝像機，使其對準輔助鏡筒的一端側(cè)面；
[0019]7】沿精密導(dǎo)軌的安裝軸線橫向移動(XD攝像機，直至監(jiān)視器得到清晰的端面的像；
[0020]8】記錄精密導(dǎo)軌的當前位置數(shù)值Δ ;
[0021]9】計算被測反射鏡的焦距值:f= Δ+L-d;其中Δ為精密導(dǎo)軌的位置數(shù)值，L為輔助鏡筒的深度，d為被測反射鏡的中心厚度；
[0022]10】計算被測反射鏡的半徑:r = 2f。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024](1)本發(fā)明通過被測反射鏡把平行光管發(fā)出的十字絲目標成像在其像面上，再由CCD攝像機通過監(jiān)視器顯示出來，比較被測反射鏡像面位置和輔助工裝基準面像面位置的差值，計算出被測反射鏡的焦距值，進而確定其半徑值，具有裝置簡單、測量精度高的特點，能夠滿足高品質(zhì)成像鏡頭對主反射鏡半徑測量精度的實際使用要求。
[0025](2)本發(fā)明將CCD攝像機設(shè)置在精密導(dǎo)軌上，位置信息由光柵尺反饋，其0.001mm的測量精度確保了位置調(diào)節(jié)和測量輸出的準確性。
[0026](3)本發(fā)明使用CCD攝像機將被測反射鏡對分劃板成的像由CCD攝像機鏡頭成在CCD光敏面上，并由監(jiān)視器顯示出來，這有利于對目標成像清晰程度的判斷和相關(guān)操作。
[0027](4)本發(fā)明所使用的輔助鏡筒為測量提供一個基準面，是被測反射鏡球面中心的位置的外延機構(gòu)，可以明顯降低對精密導(dǎo)軌工作長度的要求，提高檢測裝置的經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明較佳實施例的檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029]參見圖1，本發(fā)明較佳實施例的檢測裝置由平行光管1、精密導(dǎo)軌2、輔助鏡筒5、CCD攝像機3及監(jiān)視器8構(gòu)成。精密導(dǎo)軌2上安裝有光柵尺，用于反饋其位置信息。精密導(dǎo)軌2與控制計算機7相連，精密控制CCD攝像機的移動距離。被測反射鏡4安裝于輔助鏡筒5中，緊貼輔助鏡筒5底部。
[0030]平行光管1為被測反射鏡4提供一個無窮遠的目標物，被測反射鏡4將物成像到其像面上，再由CCD攝像機3成像在其焦平面上，由監(jiān)視器8上顯示出來，沿精密導(dǎo)軌的安裝軸線橫向移動精密導(dǎo)軌2上的CCD攝像機3使監(jiān)視器8上圖像清晰，并對此時精密導(dǎo)軌2的數(shù)值清零。縱向移動CCD攝像機3使其對準輔助鏡筒5—側(cè)邊緣，然后橫向移動精密導(dǎo)軌2上的CCD攝像機3使輔助鏡筒5邊緣的像在監(jiān)視器上清晰，此時精密導(dǎo)軌輸出的數(shù)值△。輔助鏡筒5的長度和被測反射鏡4的相對關(guān)系已知，由此就可以計算出被測反射鏡4的焦距，最后由被測反射鏡的半徑是焦距2倍的物理關(guān)系計算出被測反射鏡的半徑。
[0031]本發(fā)明所提供的反射鏡半徑檢測方法的檢測精度由3部分決定:
[0032](1)精密導(dǎo)軌2的測量精度，這里是光柵尺反饋，精度δ1 = 0.001mm;
[0033](2)圖像清晰度的判讀精度，為一倍焦深4AF2，其中λ為測量光波中心波長，取0.00055mm，F(xiàn)為CCD攝像機鏡頭F數(shù)，一般實驗室測量F = 4或更小，這里取4計算得δ2 =0.0352mm；
[0034](3)輔助鏡筒加工誤差，一般筒長1米以內(nèi)加工精度在0.05mm以內(nèi)，S卩加工精度δ3= 0.05mmo
[0035]所以焦距值測量精度δρδ^Αδ^Ο.001+0.0352+0.05 = 0.0862mm，進而半徑測量精度 3r = 23f = 0.1724mm0
【主權(quán)項】
1.一種反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置包括同軸設(shè)置的平行光管和輔助鏡筒;所述平行光管和輔助鏡筒之間設(shè)置有精密導(dǎo)軌，所述精密導(dǎo)軌上安裝有CCD攝像機。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述平行光管的焦平面上安裝有分劃板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述精密導(dǎo)軌上安裝有光柵尺。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置還包括與C⑶攝像機相連的監(jiān)視器。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置還包括與精密導(dǎo)軌相連的控制計算機。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述精密導(dǎo)軌的測量精度為0.0Olrnm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述CCD攝像機的光圈值為 FS4。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射鏡半徑檢測裝置，其特征在于:所述輔助鏡筒的深度為LSlm，輔助鏡筒的加工精度在0.05mm以內(nèi)。9.一種基于權(quán)利要求8所述的反射鏡半徑檢測裝置的檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: 1】將被測反射鏡安裝于輔助鏡筒內(nèi)，使其反射面朝向CCD攝像機； 2】打開平行光管，安裝在平行光管焦平面上的分劃板通過平行光管成像在無窮遠處，再通過被測反射鏡成像在被測反射鏡的焦平面上； 3】移動CCD攝像機捕捉分劃板的像； 4】沿精密導(dǎo)軌的安裝軸線橫向移動CCD攝像機，直至監(jiān)視器得到清晰的分劃板的像； 5】將光柵尺反饋的精密導(dǎo)軌當前位置數(shù)值置零； 6】縱向移動CCD攝像機，使其對準輔助鏡筒的一端側(cè)面； 7】沿精密導(dǎo)軌的安裝軸線橫向移動CCD攝像機，直至監(jiān)視器得到清晰的端面的像； 8】記錄精密導(dǎo)軌的當前位置數(shù)值Δ ; 9】計算被測反射鏡的焦距值:f= △+L-d;其中△為精密導(dǎo)軌的位置數(shù)值，L為輔助鏡筒的深度，d為被測反射鏡的中心厚度； 10】計算被測反射鏡的半徑:r = 2f。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種反射鏡半徑檢測裝置以及基于該裝置的高精度半徑檢測方法。該檢測裝置包括同軸設(shè)置的平行光管和輔助鏡筒；平行光管和輔助鏡筒之間設(shè)置有精密導(dǎo)軌，精密導(dǎo)軌上安裝有CCD攝像機。本發(fā)明通過被測反射鏡把平行光管發(fā)出的十字絲目標成像在其像面上，再由CCD攝像機通過監(jiān)視器顯示出來，比較被測反射鏡像面位置和輔助工裝基準面像面位置的差值，計算出被測反射鏡的焦距值，進而確定其半徑值，具有裝置簡單、測量精度高的特點，能夠滿足高品質(zhì)成像鏡頭對主反射鏡半徑測量精度的實際使用要求。
【IPC分類】G01B11/08
【公開號】CN105466346
【申請?zhí)枴緾N201510991046
【發(fā)明人】李剛, 軟萍, 郝偉, 段晶
【申請人】中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月25日