[發(fā)明專(zhuān)利]光學(xué)鏡頭焦平面與機(jī)械安裝面位置關(guān)系檢測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010460990.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111707450B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉尚闊;周艷;趙建科;李晶;曹昆;田留德;李坤;薛勛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M11/02;G01M11/04
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王凱敏

1.基于光學(xué)鏡頭焦平面與機(jī)械安裝面位置關(guān)系檢測(cè)裝置檢測(cè)光學(xué)鏡頭焦平面與機(jī)械安裝面位置關(guān)系的方法，

所述光學(xué)鏡頭焦平面與機(jī)械安裝面位置關(guān)系檢測(cè)裝置包括積分球光源(1)、平行光管(2)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)(4)和三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(5)；

積分球光源(1)位于平行光管(2)焦面后方，用于均勻照明平行光管(2)焦面靶標(biāo)；

二維轉(zhuǎn)臺(tái)(4)位于平行光管(2)出光口正前方，其臺(tái)面用于安裝被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)和三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(5)；

三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(5)包括三維平移臺(tái)和設(shè)置在三維平移臺(tái)上的光學(xué)鏡頭像質(zhì)顯微測(cè)量系統(tǒng)(9)；

光學(xué)鏡頭像質(zhì)顯微測(cè)量系統(tǒng)(9)包括沿同一光軸依次設(shè)置的物鏡(10)、中繼鏡(11)和探測(cè)器(13)；物鏡(10)與中繼鏡(11)之間的距離可調(diào)；中繼鏡(11)和探測(cè)器(13)位置固定，探測(cè)器(13)感光面與中繼鏡(11)對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物成像時(shí)的焦面位置重合

其特征在于，

所述方法包括以下步驟：

步驟1，將被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上，調(diào)整其位置使得平行光管(2)、被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)和三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(5)中的光學(xué)鏡頭像質(zhì)顯微測(cè)量系統(tǒng)(9)三者光軸相互平行，同時(shí)使被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)與平行光管(2)的光軸高度相等；

步驟2，利用積分球光源(1)照射平行光管(2)焦面處的靶標(biāo)，模擬無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)；

步驟3，通過(guò)二維轉(zhuǎn)臺(tái)(4)、三維平移臺(tái)和光學(xué)鏡頭像質(zhì)顯微測(cè)量系統(tǒng)(9)，完成被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)多個(gè)視場(chǎng)能量集中度、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)或調(diào)制傳遞函數(shù)的過(guò)焦測(cè)試，實(shí)現(xiàn)被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)焦平面位置的檢測(cè)；

步驟4，利用三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(5)檢測(cè)被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)機(jī)械安裝面位置；

步驟5，根據(jù)步驟3得到的被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)焦平面位置和步驟4得到被測(cè)光學(xué)鏡頭機(jī)械安裝面位置，得到被測(cè)光學(xué)鏡頭焦平面與機(jī)械安裝面位置關(guān)系；

所述步驟3具體為：

3.1)對(duì)被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)多個(gè)視場(chǎng)位置處能量集中度、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)或調(diào)制傳遞函數(shù)進(jìn)行過(guò)焦測(cè)試，第i個(gè)視場(chǎng)位置測(cè)試時(shí)的三維平移臺(tái)讀數(shù)為(x_i,y_i,z_ij)，相應(yīng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)為I_ij；由于單個(gè)視場(chǎng)過(guò)焦測(cè)試時(shí)x_i,y_i坐標(biāo)保持不變，因此，對(duì)z_ij和I_ij進(jìn)行最小二乘擬合即可得到該視場(chǎng)的最佳焦面位置，擬合公式如下：

I＝a_iz²+b_iz+c_i

其中，I為像質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)；a_i、b_i、c_i為擬合二次多項(xiàng)式的系數(shù)；

3.2)按下式計(jì)算光學(xué)鏡頭(3)第i個(gè)視場(chǎng)位置處的最佳焦面位置：

z_i＝-b_i/(2a_i)；

3.3)依次對(duì)被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)視場(chǎng)內(nèi)多個(gè)視場(chǎng)位置進(jìn)行檢測(cè)，并按步驟3.2)中的公式進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的最佳焦面位置(x_i,y_i,z_i)，據(jù)此即可得到被測(cè)光學(xué)鏡頭(3)的場(chǎng)曲特性，從而根據(jù)需要確定光學(xué)鏡頭(3)的焦平面位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟3.3)中，采用平面擬合的方法，對(duì)最佳焦面位置(x_i,y_i,z_i)進(jìn)行擬合，得到如下式所示的焦平面方程：

px+qy+wz+m＝0

其中，p、q、w、m為平面方程系數(shù)；x、y、z為坐標(biāo)變量。