[发明专利]无限兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无限兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器，属于光电测试技术领域。

技术背景

光电像分析器是光电测试装备的基本组成单元，其性能直接决定光电测试装备的集成化程度和高可靠性能等。光电像分析器是集光、机、电、算及自动控制为一体的综合光电测试装置，其用于对被测光学系统所成的目标图像进行采集和处理，以期获得被测光学系统的各种性能参数的模块组件。

在复杂光电成像系统中，存在众多无限共轭光学成像系统和有限共轭光学成像系统，而实现这些复杂光学参数综合测量的关键在于如何突破能兼顾有限远目标和无限远目标像面清晰定焦采集的技术瓶颈，如何实现光电像分析器无限兼有限目标的准确定焦。

特别是复杂光电装备的外场测试和靠前保障测试，要求光电测试装备必须具备高可靠性、高集成化和高稳定性，因而亟待攻克构成光电测试系统的光电像分析技术这一共性技术与器件，以期满足光电测试装备的高可靠性、高集成度的迫切需求。

目前，与光电像分析器相近的产品有美国Optikos公司的Video MTF Image Analysis System的光电像分析器测头，用于测量光学成像系统的光学传递函数、焦距等光学参数。其不足之处为：

1)不能对无限共轭光学系统进行调焦测试，不能实现多视度测试；

2)不能测试折轴光学系统；

3)可测光学参数种类少。

为了弥补上述不足，北京理工大学申报了中国专利“无限兼有限共轭光电像分析器”(ZL200410090673.7)，其通过组合多个平移台及旋转台，使像分析器通过多维调整能够实现对光学系统轴上和轴外视场的光学参数测量；通过更换像分析器光学系统物方不同视度的准直物镜，实现对不同视度望远光学系统的测试；通过接口加显微物镜，实现对有限共轭光学系统的测试等。该发明专利不但实现了多维调整以及折轴测试，而且实现了对无限与有限共轭光学系统多参数测试，例如：放大率、视场、像倾斜和分划倾斜、出瞳直径、出瞳距离、视度、可见光分辨率、畸变、双目仪器光轴一致性等。

但无限兼有限共轭光电像分析器在像面的定焦方面由于仍采用常规的图像定焦方法，因而在图像定焦精度、定焦速度等方面存在诸多不足，像面的定焦精度限制了无限兼有限共轭光电像成像仪器检测精度的进一步提高，像面的定焦速度限制了光电像成像仪器性能参数测试的自动化能力及效率。

针对此问题，本发明提出将光电像分析器像方光路分为两路，反射光路用于图像采集，透射光路用于高精度差动共焦探测寻焦，通过透射光路的高精度差动共焦探测寻焦进而实现反射光路图像的清晰采集，其优点在于可大幅提高像面的定焦精度和速度外，还可以对有限共轭光学系统内部几何结构进行层析定焦，进而扩展光电成像系统参数的检测范围等。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述已有技术存在的问题，提出了一种无限兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器及其方法。

本发明通过透射光路的高精度差动共焦探测寻焦实现反射光路目标图像的清晰采集与定焦，实现光学成像系统参数的高精度测试；通过光电像分析器测量物镜的选配加入与轴向寻焦清晰图像采集器的位移，可实现有限共轭光学系统参数的测试；通过光电像分析器的平移及旋转，实现光学系统轴上、轴外视场和折轴系统光学参数的综合测量等。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

无限兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器，包括：零视度准直镜、准直镜支撑机构、五自由度x-y-z-α-θ调整工作台、像分析器支撑机构、x向寻焦移动导轨、x向寻焦移动导轨位移监测系统、寻焦清晰图像采集器、测量物镜和计算机测控系统。

其中像分析器支撑机构位于五自由度x-y-z-α-θ调整工作台上，而零视度准直镜、准直镜支撑机构、x向寻焦移动导轨、x向寻焦移动导轨位移监测系统、寻焦清晰图像采集器位于像分析器支撑机构，并随像分析器支撑机构一起通过五自由度x-y-z-α-θ调整工作台调节无限远共轭目标光学系统和有限远共轭目标光学系统测试时的相对位置。

面阵探测CCD的探测面位于像方汇聚光束被第一分光镜反射的反射像方汇聚光束的焦面位置；

第一针孔位于透射像方汇聚光束经第二分光镜透射的像方汇聚透射光束焦点的远焦位置-M处，第一光电探测器位于第一针孔之后；第二针孔位于经第二分光镜反射的像方汇聚反射光束焦点的近焦位置M处，第二光电探测器位于第二针孔之后。