[發明專利]一種高精度自動調整像面裝置及其調整方法

有效

• 申請號: 201410006543.4
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103744161A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張志;秦星;張兆會;張凱勝;王澤鋒;武力;曹劍中
• 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: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02;G03B43/00;H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明涉及一種高精度自動調整像面裝置，尤其適用于航天、航空領域光學鏡頭的像面調整。

背景技術

光學鏡頭分為定焦鏡頭與變焦鏡頭，定焦鏡頭有體積小、重量輕、可靠性高等特點，被廣泛應用于航空、航天等領域。對于一種定焦光學系統來說，焦距f′、物距L、像距L′滿足公式：

1L′-1L=1f′]]>

如圖1所示，一般來說，一種定焦鏡頭的物距L、焦距f′已知，因此其像距L′也已知，換句話說，此定焦鏡頭的像面位置為定值。當鏡頭像面位置為定值時，可認為鏡頭法蘭與CCD成像器件間的距離為定值。通常情況下，CCD成像器件與光學鏡頭同時安裝于基板左右兩側，通過調整光學鏡頭的法蘭與基板間的修切墊片的厚度，從而達到調整像面位置的目的。因此，像面調整的過程就是調整修切墊片厚度的過程。

這種傳統調整像面的方法雖然簡單易操作，但由于需要不斷修切調整墊片的厚度來調整像面的位置，不但工作效率底下，且像面位置由操作人員來判斷，其精度難以保證。尤其當光學鏡頭數量較多時，此種方法更不可取。

發明內容

本發明提供一種高精度自動調整像面裝置，以解決現有技術操作效率低、精度低等技術問題。

為實現以上發明目的，本發明提供以下基本技術方案：

一種高精度自動調整像面裝置，包括用于固定光學鏡頭的鏡頭支架、用于固定CCD成像器件的基板、用于拖動鏡頭支架相對于基板作軸向直線位移的運動平臺以及反饋控制系統；所述運動平臺包括基座、直線電機、導軌和安裝于導軌上的滑塊，所述導軌固定于基座上，鏡頭支架與滑塊固定連接，基板與基座相對固定；直線電機的固定部分固定安裝于基座上，直線電機的活動部分沿導軌方向與滑塊固定連接。

基于上述基本技術方案，本發明還進一步作了如下優化限定和改進：

在遠離基板的導軌一端設置有與所述滑塊位置對應的限位塊，作為機械限位；在限位塊的前端設置有霍爾器件，作為電限位。

上述基板通過基板支架與基座固定連接。

上述反饋控制系統采用光柵尺測量位移信息反饋至計算機形成對直線電機的反饋控制。

上述光柵尺安裝于靠近基板的基座一側。

鑒別率板包含若干組大小不等的黑白相間的條紋，當鏡頭對鑒別率板成像時，能夠分辨的條紋寬度越小，此時鏡頭所成圖像清晰度評價值越高，說明鏡頭的成像質量越好。

本發明還給出了一種應用上述高精度自動調整像面裝置的操作方法，具體按照步驟進行：

將光學鏡頭安裝于鏡頭支架上，將CCD成像器件與基板作為一個整體組件安裝于基板支架上；移動滑塊，將光學鏡頭法蘭面移至與基板平齊，將此位置設定為“0”；在光學鏡頭前物距處放置鑒別率板，通過直線電機驅動光學鏡頭移動，同時將采集到的圖像輸入到計算機，通過計算機計算圖像清晰度評價值，當前圖像清晰度評價值不滿足要求時，直線電機驅動光學鏡頭至下一個成像位置，直到采集的圖像清晰度評價值滿足要求；此時，通過光柵尺讀取光學鏡頭移動的距離即為光學鏡頭與基板間修切墊片的厚度值。

本發明具有以下優點：

1、本裝置結構簡明，易操作，控制簡單、定位精度高，可廣泛應用于光學鏡頭像面調整的工程實踐。

2、適應面廣，穩定性相對好。任何成像系統均可采用此自動對焦方式。另外，該方法的輸入是成像系統生成的圖像，不依賴于其他因素，因此干擾因素相對少，穩定性較好。

3、智能化。在調整像面的過程中，對焦點可以采用鑒別率板，也可采用鑒別率板中局部的圖像，用該局部的對比度作為對焦的根據。

附圖說明

圖1為本發明CCD成像器件與光學鏡頭安裝示意圖。

圖2為本發明自動調整像面裝置示意圖。

圖3為本發明自動調整像面系統原理圖。

圖4為本發明自動調整像面流程圖。

附圖標號說明：