[實用新型]一種用于f-θ光學系統畸變的標定裝置

有效

• 申請號: 201320621505.0
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN203606107U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 周艷;趙建科;張潔;徐亮;昌明;劉峰;胡丹丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01M11/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本實用新型屬于光學測試領域，涉及一種用于標定f-θ光學系統畸變的裝置，尤其涉及一種用于f-θ結構形式的光學相機在與探測器對接前光學系統畸變的標定。

背景技術

f-θ光學系統俗稱魚眼鏡頭，其視場可達180度以上，其在攝影方面的特殊應用已是眾所周知，然而，魚眼鏡頭的用途遠不止此。在天文、氣象、電影、測量、管道檢測、防火監視、醫療內窺檢查乃至公安、邊防等方面，它們也大有用武之地。在當今信息化時代，魚眼鏡頭又在導航、定位、遙感、光通信、機器視覺、微小智能系統等領域得到成功應用；而在國防和軍事上，它們更是占有重要而不可替代的地位，但魚眼鏡頭的設計比常規系統困難得多，魚眼相機一次可拍攝約180度視場范圍的景物，同普通光學系統的相機相比，魚眼照片包含了更多的信息。因此，魚眼相機在視覺導航和近距離大視場物體識別與定位中有著廣泛應用。但是，由于魚眼鏡頭的特殊性導致魚眼相機有著非常嚴重的圖像變形，魚眼鏡頭的成像平面不是平面，而是近似于球狀的曲面，因此，魚眼鏡頭成像不是理想的透視投影。高精度標定魚眼鏡頭參數成為魚眼視覺系統中關鍵技術之一，其參數中有一項最重要的就是光學系統的畸變。雖然畸變并不影響圖像清晰度，但是光學系統有畸變卻直接影響成像的幾何位置精度，視場越大畸變越大。為了得到準確的幾何位置圖像，雖然光學系統在設計時對于不同視場的畸變盡可能進行校正，但是由于加工和裝配必然會產生誤差，導致最終成型的光學系統與設計結果存在較大偏差，這就要求需要對光學系統的畸變量進行精確測量，設法找出光學系統的實際畸變誤差分布，必要時用數學的方法予以修正，以達到提高精度的目的。目前尚沒有專門用于f-θ光學系統畸變標定的裝置，偶見報道使用專門制作的靶標進行定性驗證，此方法弊端較多：不同類型的f-θ光學系統需設計不同的靶標，無法實現通用性；即使同一個f-θ光學系統在不同物距條件下，靶標大小也不一樣；靶標制作比較復雜；測量精度低，受到靶標制作和標定的影響，最終畸變標定精度在百分之一左右；靶標是平面圖形，無法提供真實的曲面效果。

實用新型內容

為了解決背景技術中所存在的技術問題，本實用新型提出了一種用于f-θ光學系統畸變的標定裝置，可同時實現不同物距目標的提供。

本實用新型的技術解決方案是：一種f-θ光學系統的畸變測試裝置，其特征在于：所述測試裝置包括依次設置的轉臺、轉臺上的導軌、被標定的光學系統物方的目標發生器、被標定光學系統的像方的像分析器。

上述目標發生器包括依次設置在導軌上的光源、準直鏡、濾光片、聚光鏡、星孔板以及目標微縮鏡，所述光源、準直鏡、濾光片、聚光鏡、星孔板以及目標微縮鏡設置在同一光軸上。

上述像分析器包括成像物鏡、探測器以及三維移動支架；所述成像物鏡根據一定的成像關系與探測器連接，所述成像物鏡和探測器設置在三維維移動支架上。

上述測試裝置還包括計算單元，所述計算單元包括計算機，所述計算機包括控制轉臺、導軌、二維移動支架運動的自動控制單元以及計算畸變的計算處理單元。

上述像分析器和計算機設置在平臺上，所述像分析器的前端設置用于固定f-θ光學系統的專用工裝。

上述轉臺和導軌是手動形式或者電動控制。

上述目標發生器外部設置黑箱，所述黑箱是進行發黑處理的金屬箱體或者黑布罩。

本實用新型的優點是：

1）可同時實現不同物距目標的提供；

2）通過轉臺帶動目標模擬器轉動，可以實現具有曲面效果目標的提供；

3）目標模擬器中設計有位置安插光學濾光片和減光板，可以調節目標的發射光譜和信號強弱以滿足不同光學系統的標定需要；

4）使用該裝置可以實現不同物距、不同工作譜段光學系統的標定，具有通用性，工作效率高；

5）測量精度高，相對畸變標定精度可以達到萬分之一。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

具體實施方式

本實用新型是一種f-θ光學系統的畸變測試裝置，包括轉臺1、長導軌2、由光源4、準直鏡5、濾光片6、聚光鏡7、星孔板8、目標微縮鏡9組成的目標發生器、專用工裝11、由成像物鏡12、探測器13、三維移動支架14組成的像分析器、計算機15、平臺16組成，計算機15包括自動控制軟件、計算處理軟件；目標發生器設置在被標定的光學系統物方，像分析器設置在被標定光學系統的像方，運動部件與計算機相連，由自動控制軟件控制其運動。