[发明专利]高精度可见光成像系统组合调校、对接方法及机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现可见光成像系统与焦平面高精度组合调校、对接方法及机构。

背景技术

可见光光学成像系统与焦平面组成的相机是航空、航天领域飞行器的重要载荷，为各类任务提供视频图像及高分辨率图片，特别是各种高分辨率对地观测相机，此类长焦距光学系统对其光学系统光轴与成像焦平面的垂直度、光轴与成像焦平面靶面中心法线的重合度、光学系统像面与成像焦平面的重合度要求非常高，如何在相机装配过程中保证上述指标要求成为决定相机成像质量和测量精度的重要环节。

传统的光学成像系统与焦平面对接是通过反复修切光学镜头安装法兰与固定焦平面组件的结构件之间的垫片厚度来完成光学系统与图像传感器焦平面的对接。此方法无法精确控制光学系统光轴与成像焦平面的垂直度和光轴与成像焦平面靶面中心法线的重合度，造成光学系统成像后图像清晰度不对称、图像中心不对称，并造成诸多影响测量精度的不确定因素。

发明内容

本发明提供一种实现可见光成像系统和成像焦平面组合调校、对接方法及机构，主要解决了现有的像面对接过程中无法保证光学成像系统光轴与成像焦平面的垂直度精度、光学成像系统光轴与成像焦平面靶面中心法线的重合度精度和光学成像系统像面与成像焦平面的重合度精度问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

该高精度可见光成像系统焦平面组合调校、对接机构，其特征在于：包括高精度双轴车床组成的双轴平台，双轴平台的两个旋转轴内端均与可实现四自由度调整的对心调整装置一侧连接；其中靠近左旋转轴外端一侧沿光路输出方向依次设置有平行光管和内调焦对心仪，左旋转轴的对心调整装置上设置有光学镜头；所述平行光管光轴与车床旋转轴线平行；所述右旋转轴的对心调整装置沿光路接收方向上设置有由焦平面和对接基准面组成的光学成像结构单元，所述焦平面和对接基准面相互平行，焦平面与车床旋转轴垂直。

上述焦平面设置在焦平面保护玻璃内。

上述焦平面保护玻璃朝向光学镜头一侧设置有反射涂层。

该高精度可见光成像系统和焦平面组合调校对接方法，其特征在于，包括以下步骤：

1]调整焦平面，使焦平面与车床旋转轴垂直，然后再调整（车削）对接基准面，使对接基准面与车床旋转轴垂直；

2]沿光学镜头物方入射平行光，平行光与车床旋转轴线平行，平行光经光学镜头成像后在镜头像面处形成一像斑；调整左轴上的对心调整装置，使得在旋转车床左轴过程中镜头像面处的像斑保持位置不动；

3]通过左右轴轴向移动可实现光学成像系统像面与成像焦平面的重合；

4]调整右轴对心调整装置的平动自由度，使光学成像系统光轴与成像焦平面靶面中心法线重合；

5]通过测量镜头安装法兰端面和对接基准面的距离来修切垫片厚度，实现像面高精度对接。

上述步骤1具体是：

旋转右轴，以内调焦对心仪为判定依据使焦平面保护玻璃面与车床旋转轴垂直，调整完成后若对接基准面与车床旋转轴出现倾斜，调整对接基准面使其与车床旋转轴垂直。

上述步骤2调整光学镜头的光轴与车床旋转轴重合过程中若引起镜头安装法兰端面法线与车床旋转主轴的倾斜，调整镜头安装法兰端面与车床旋转轴垂直。

上述步骤1中调整对接基准面，步骤2中调整镜头安装法兰端面均通过车削加工的方式进行调整。

本发明的优点在于：

通过高精度双轴车床一次装夹（二次装夹重复定位精度差）同时实现了达到既定的调整目标和调整精度后对焦平面组件的对接基准面和光学镜头安装法兰端面的车削加工，以保证两个平面的平行度，充分消除了焦平面组件和光学镜头两个部件在前期装配环节导致的装配误差；

通过高精度双轴车床一次装夹和组合调整同时实现了光学成像系统光轴与成像焦平面的垂直度、光学成像系统光轴与成像焦平面靶面中心法线的重合度、光学成像系统像面与成像焦平面的重合度调整三个方面的内容。

附图说明

图1为光学系统焦平面组合调校对接系统图；

图2焦平面组件对接基准面与焦平面保护玻璃面平行度调整示意图；

图3光学镜头光轴与车床旋转轴重合度调整示意图。

附图明细如下：

1-双轴车床；11-车床右轴；12-车床左轴；2-对心调整装置；3-镜头安装法兰端面；4-光学镜头；5-焦平面保护玻璃；6-内调焦对心仪；7-平行光管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详述：