[发明专利]一种变焦光学系统光轴与视轴对准方法

说明书

本发明涉及一种变焦光学系统光轴与视轴对准方法，其中，包括：构装调测试系统；将光学镜头调节至最短焦距，观测靶标成像清晰度并记录两参考点新像素坐标；在测试计算机绘图软件中标记两参考点的四个像素坐标，延长两线段并确定两连线的相交位置像素坐标；将光学镜头再调节至最长焦距，转动精密二维转台，将靶标上一参考点的像点调节至交点像素位置，固定精密二维转台位置；调节探测器径向位置，使像素位置处的参考像点移动至探测器中心像素位置，调节完成后固定探测器位置；此时调节光学镜头焦距，参考像点始终在像素位置处不改变，变焦光学系统光轴与视轴实现对准。变焦光学系统光轴与视轴对准方法对准精度可达像素级。

技术领域

本发明专利属于光学装校领域，具体涉及一种变焦光学系统光轴与视轴对准方法。

背景技术

变焦光学系统通过改变光学镜头焦距，能够在不同视场范围内观测目标与景物，因而被广泛应用于目标搜索、跟踪和探测等领域。变焦光学系统需要在变焦过程中和变焦前后视场中心位置不变，以保证稳定观测，不丢失目标。因此，变焦光学系统的视轴与光轴需要在不同焦距下保持对准精度。

光学镜头的旋转对称轴为光轴，经过探测器中心点且垂直于探测器感光面的直线为视轴。现有变焦光学系统光轴与视轴的对准调节需要具备装调经验的操作人员反复凑试，耗时长，可操作性差。未查询到其它有关变焦光学系统光轴与视轴调节的文献或专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变焦光学系统光轴与视轴对准方法，用于满足变焦光学系统光轴与视轴对准的需求。

本发明一种变焦光学系统光轴与视轴对准方法，其中，包括：构装调测试系统；对准装校时步骤如下：(1)将光学镜头调节至最长焦距，调节探测器轴向位置使其视场范围内像质最佳并固定，选取靶标上两参考点，记录其像素坐标(m₁,n₁)和(m₂,n₂)；(2)将光学镜头调节至最短焦距，观测靶标成像清晰度并记录两参考点新像素坐标(m₁',n₁')和(m₂',n₂')；(3)在测试计算机绘图软件中标记两参考点的四个像素坐标，将(m₁,n₁)和(m₁',n₁')连接，(m₂,n₂)和(m₂',n₂')连接，延长两线段并确定两连线的相交位置像素坐标(m₃,n₃)；(4)将光学镜头再调节至最长焦距，转动精密二维转台，将靶标上一参考点的像点调节至交点像素位置(m₃,n₃)，固定精密二维转台位置；(5)调节探测器径向位置，使像素位置(m₃,n₃)处的参考像点移动至探测器中心像素位置(m₀,n₀)，调节完成后固定探测器位置；此时调节光学镜头焦距，参考像点始终在像素位置(m₀,n₀)处不改变，变焦光学系统光轴与视轴实现对准。

根据本发明的变焦光学系统光轴与视轴对准方法的一实施例，其中，装调测试系统包括：光源、靶标、离轴抛物面镜、精密二维转台以及测试计算机。

根据本发明的变焦光学系统光轴与视轴对准方法的一实施例，其中，光源提供与变焦光学系统谱段匹配的照明；靶标位于离轴抛物面镜焦平面，提供调焦和对准参考点；离轴抛物面口径需覆盖待装调变焦光学系统通光口径，用于提供平行光；测试计算机用于对输出图像进行数据读取与处理，光源出射光线依次经过靶标、离轴抛物面镜和二维转台上固定的变焦光学系统。

根据本发明的变焦光学系统光轴与视轴对准方法的一实施例，其中，切换式两档中波红外变焦镜头参数为：长焦距280mm，短焦距54mm。