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一种大视场光学系统像面一致性的检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种大视场光学系统像面一致性的检测方法，该检测方法包括以下步骤：在平行光管焦面安装星点，打开光管光源，将被测光学系统安放在平行光管出光口处；将像面检测单元安装在五维调整台上，调整五维调整台，通过图像处理单元实时计算，自动判读，使五维调整台调整在焦面位置，记录当前的位置值；改变平行光管的角度，使其作为轴外点发出平行光；调整五维调整台直到像面位置；记录此时调整台位置值；该数值与上一数值相同则在同一像面上，不同则说明像面一致性差。本发明解决了大视场光学系统像面一致性的检测问题，克服了以往人眼主观观察误差大等缺陷，利用差分成像技术、图像技术提高了检验的准确度。
【专利说明】一种大视场光学系统像面一致性的检测方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于光电测试【技术领域】，特别涉及一种大视场光学系统像面一致性的检测 方法。

【背景技术】
[0002] 光学系统是光学相机成像的重要组成部分。随着科技的进步，我国空间相机、航空 相机及地面光测设备对成像质量的要求越来越高，视场也越来越大，这对光学系统像面一 致性提出了更高要求。光学系统像面一致性是指光学系统轴上点与轴外点入射的平行光均 应在光学系统的焦面上成像。大视场光学系统结构复杂，产品加工时很可能造成轴上点与 轴外点成像焦面不一致，从而导致像差，影响成像质量，对测绘类相机影响较大。
[0003] 目前大多数大视场光学系统常规检验时，只是通过显微镜对星点像进行目视观 察，通过观察轴上与轴外点像的清晰程度来判断像面一致性。受光学系统本身的焦深、像 差、照明条件等因素的影响，仅仅靠显微镜目视观察这种人为主观方法，往往很不准确，重 复性差。再加上操作人员的主观判断差异、疲劳状态等因素，都会造成目视观察精度较低。
[0004] 根据现状，需要针对大视场光学系统，设计一种不依赖人眼主观判断的像面一致 性检测方法。


【发明内容】

[0005] 为了解决检测大口径光学系统像面一致性问题，避免主观影响，本发明提供了一 种大视场光学系统像面一致性的检测方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
[0007] 一种大视场光学系统像面一致性的检测方法，其检测装置包括：平行光管、像面检 测单元、图像处理单元以及五维调整台；
[0008] 所述像面检测单元包括：显微物镜、分束镜以及两个C⑶探测器；
[0009] 所述图像处理单元可以采集两路CCD探测器图像，并进行实时处理，计算是否处 于焦面位置；
[0010] 所述像面检测单元固定在所述五维调整台上，所述五维调整台可进行x、Y、Z三方 向调整及偏摆、俯仰方向角度调整，并带位置输出；
[0011] 该检测方法包括以下步骤：
[0012] 第一步，在平行光管焦面安装星点，打开光管光源，将被测光学系统安放在平行光 管出光口处；
[0013] 第二步，将像面检测单元安装在五维调整台上，调整五维调整台，通过图像处理单 元实时计算，自动判读，使五维调整台调整在焦面位置，记录当前的位置值；
[0014] 第三步，改变平行光管的角度，使其作为轴外点发出平行光；调整五维调整台直到 像面位置；记录此时调整台位置值；该数值与上一数值相同则在同一像面上，不同则说明 像面一致性差。
[0015] 在上述技术方案中，所述五维调整台可通过X、Y、Z及偏摆、俯仰方向的调整使像 面检测单元中的CCD探测器能找到平行光管所成的像，然后再沿光轴方向前后位移调整， 直到两个CCD探测器接收到的图像一致，并由图像处理单元实时处理判断处于焦面位置时 完成调整；
[0016] 所述五维调整台可以输出当前位置信息，记录位置信息用于和轴外成像位置值进 行比对。
[0017] 在上述技术方案中，所述图像处理单元包括计算机和图像采集卡。
[0018] 本发明具有以下的有益效果：
[0019] 本发明的大视场光学系统像面一致性的检测方法，解决了大视场光学系统像面一 致性的检测问题，克服了以往人眼主观观察误差大等缺陷，利用差分成像技术、图像技术提 高了检验的准确度。为大视场光学系统的检测提供了一条可借鉴的方法。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0021] 图1为像面一致性检测示意图。
[0022] 图2为信号输出特性曲线示意图。

【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0024] 本发明涉及检测装置主要由平行光管、像面检测单元、图像处理单元、五维调整台 组成。
[0025] 平行光管可根据实际要测的光学系统的焦距、口径选择适当的平行光管。
[0026] 像面检测单元见图1，它主要包括有显微物镜、分束镜、CXD探测器1、CXD探测器 2组成。像面检测单元工作原理是：在平行光管焦面处安放星点孔目标，平行光管发出平行 光，经被测光学系统后，光线汇聚，经显微物镜后，通过分束镜，分成两束光，一束折转90° 方向投射到探测器1上，另外一束沿原方向投射到探测器2上。探测器1和探测器2的位 置分别对称地位于焦平面之前和焦平面之后。当沿光轴向光学系统方向整体移动像面检测 单元时，焦面1会远离探测器1，焦面2会靠近探测器2。反之，则焦面1会靠近探测器1，焦 面2会远离探测器2。
[0027] 设探测器轴向偏离焦面微小位移土ΛΖ时，根据差动共焦原理，取两探测器输出 的差值为信号输出，则信号为：
[0028]

【权利要求】
1. 一种大视场光学系统像面一致性的检测方法，其检测装置包括：平行光管、像面检 测单元、图像处理单元以及五维调整台； 所述像面检测单元包括：显微物镜、分束镜以及两个CCD探测器； 所述图像处理单元可以采集两路CCD探测器图像，并进行实时处理，计算是否处于焦 面位置； 所述像面检测单元固定在所述五维调整台上，所述五维调整台可进行X、Y、Z三方向调 整及偏摆、俯仰方向角度调整，并带位置输出； 其特征在于，该检测方法包括以下步骤： 第一步，在平行光管焦面安装星点，打开光管光源，将被测光学系统安放在平行光管出 光口处； 第二步，将像面检测单元安装在五维调整台上，调整五维调整台，通过图像处理单元实 时计算，自动判读，使五维调整台调整在焦面位置，记录当前的位置值； 第三步，改变平行光管的角度，使其作为轴外点发出平行光；调整五维调整台直到像面 位置；记录此时调整台位置值；该数值与上一数值相同则在同一像面上，不同则说明像面 一致性差。
2. 根据权利要求1所述的大视场光学系统像面一致性的检测方法，其特征在于， 所述五维调整台可通过X、Y、Z及偏摆、俯仰方向的调整使像面检测单元中的CCD探测 器能找到平行光管所成的像，然后再沿光轴方向前后位移调整，直到两个CCD探测器接收 到的图像一致，并由图像处理单元实时处理判断处于焦面位置时完成调整； 所述五维调整台可以输出当前位置信息，记录位置信息用于和轴外成像位置值进行比 对。
3. 根据权利要求1所述的大视场光学系统像面一致性的检测方法，其特征在于，所述 图像处理单元包括计算机和图像采集卡。
【文档编号】G01M11/00GK104483099SQ201410797010
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】姬琪, 张晓辉, 王红园, 张宁, 何煦 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所