適用于多波段共光路望遠鏡的平行差測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于多波段共光路望遠鏡的平行差測量方法，屬于光學測量領域。本發明首先利用雙膠合工裝鏡以及現有的帶有玻羅板的平行光管及測量顯微鏡，測量得到被測多波段望遠鏡與工裝鏡的組合焦距；然后再利用組合焦距公式以及平行差計算公式解算得到被測多波段望遠鏡的平行差。本發明解決了多波段望遠鏡的平行差測量問題,同時具有測量方法簡單，適用范圍廣的特點。
【專利說明】 適用于多波段共光路望遠鏡的平行差測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學測量【技術領域】，涉及一種平行差的測量方法，尤其涉及一種采用雙膠合透鏡的多波段望遠鏡平行差測量方法。
【背景技術】
[0002]通常對望遠系統的平行差測量采用五棱鏡法。五棱鏡法是利用五棱鏡將任意入射光束折轉90°出射的特點來測量平行差。平行光管、被測光學系統、五棱鏡依次放置，平行光管和被測光學系統光軸平行，入射光束經平行光管和被測光學系統后，平行進入五棱鏡的入射面，經五棱鏡折轉后進入前置鏡。測量時，五棱鏡入射面對準被測多波段望遠鏡的上邊緣，記錄前置鏡中平行光管分劃像位置，然后，沿垂直于光軸的方向平穩的移動五棱鏡，使五棱鏡對準被測多波段望遠鏡的下邊緣，記錄平行光管分劃像位置，將兩成像位置進行差值，得到分劃像移動量，根據此移動量解算被測光學系統的平行差。然而，五棱鏡法由于需要在前置鏡中讀出分劃像的準確移動量，因此需要被測光學系統與前置鏡光學系統的組合系統成像清晰，雖然前置鏡光學系統已獨立校正像差，若被測光學系統像質較差，會導致組合系統成像不清晰，最終使前置鏡讀出的像移動量偏差較大。因此，五棱鏡法要求被測光學系統成像清晰，一般對其出射光束的平行差要求不大于3'。
[0003]目前，為滿足機載產品對光電儀器的小型化需求，其中的光學系統多采用含可見光波段和紅外波段或其它波段的多波段共光路形式。該光學系統由多波段望遠鏡、分光鏡和相應波段成像系統構成，其中多波段望遠鏡為各波段成像系統的共用部分。入射光束經共用多波段望遠鏡后經分光鏡分光分別進入各自波段成像探測器成像。經過分光鏡分光后的各波段光束與后續各自波段成像系統可匹配校正像差，并最終滿足系統的成像質量要求，因此，該類系統對多波段望遠鏡平行性要求要比通常望遠鏡低一些，一般為10'?30'。由于光學系統的平行差只能在可見光波段進行調試，通常在含有可見光波段和紅外波段或其它波段的多波段望遠鏡中，可見光波段平行差精度要求高于紅外波段或其它波段，這樣，在望遠鏡調試時，通過測量可見光的平行差并將望遠鏡可見光波段的平行差調整到設計要求范圍內，紅外波段或其它波段的平行差也就隨之得到保證。鑒于多波段望遠鏡平行差較高，成像質量欠優，因此，五棱鏡法不適用于其平行差的測量。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:針對現有技術存在的問題，提出一種采用工裝鏡來測量多波段望遠鏡平行差的方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供的多波段望遠鏡平行差的測量方法包括以下測量步驟:
[0006]第一步:安裝工裝鏡，所述工裝鏡為一可見光波段的雙膠合透鏡，其中第一透鏡為球面負透鏡，第二透鏡為球面正透鏡，第一透鏡位于光線入射端，第二透鏡位于光線出射端，沿光線入射方向到出射方向的球面依次為第一球面，第二球面，第三球面及第四球面；將工裝鏡通過其鏡筒與被測多波段望遠鏡的鏡筒螺紋相連，使第一透鏡面向被測多波段望遠鏡的目鏡，通過控制兩者鏡筒的加工精度保證工裝鏡與被測多波段望遠鏡同軸，通過在被測多波段望遠鏡的目鏡與第一透鏡之間加裝隔圈的方式，使所述目鏡后表面頂點到第一球面頂點的距離S達到設計值，由此構成組合光學系統；
[0007]第二步:搭建組合焦距測量裝置，首先將一個帶有玻羅板的透射式平行光管放置在光學平臺上，平行光管的導軌與光學平臺固連，平行光管的口徑大于被測多波段望遠鏡物鏡的口徑，平行光管的焦距應為所述組合光學系統焦距的3~5倍；將第一五維可調光學支架和第二五維可調光學支架置于平行光管的導軌上且兩者均能夠沿導軌滑動，組合光學系統固定在第一五維可調光學支架的平臺上，所述被測多波段望遠鏡的物鏡面向平行光管的物鏡，調節第一五維可調光學支架，直至目測組合光學系統的光軸與平行光管的光軸重合；測量顯微鏡固定在第二五維可調光學支架的平臺上，且測量顯微鏡的物鏡面向所述第四球面，通過調節第二五維可調光學支架，直至目測測量顯微鏡的光軸與組合光學系統的光軸重合，測量顯微鏡的物鏡前表面頂點到第四球面的頂點距離L等于測量顯微鏡的工作距離與工裝鏡的后截距之和；
[0008]第三步:打開平行光管的電源，沿導軌滑動第二五維可調光學支架，直到在測量顯微鏡中觀測到玻羅板的清晰像；在測量顯微鏡的視場內選取間距最大的一對刻線作為測量目標，旋動測量顯微鏡的手輪，使測量顯微鏡的標識分劃十字對準測量目標的一條刻線，記錄此時測量顯微鏡的讀數A，再旋動測量顯微鏡的手輪，使測量顯微鏡的標識分劃十字對準測量目標的另一條刻線，再記錄此時測量顯微鏡的讀數B ;計算讀數A與讀數B之差，獲得測量目標的間距值y’ ；根據公式(I)計算組合光學系統的焦距f/:
【權利要求】
1.一種適用于多波段共光路望遠鏡的平行差測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 第一步:安裝工裝鏡，所述工裝鏡(5)為一可見光波段的雙膠合透鏡，其中第一透鏡為球面負透鏡，第二透鏡為球面正透鏡，第一透鏡位于光線入射端，第二透鏡位于光線出射端，沿光線入射方向到出射方向的球面依次為第一球面(5-1)，第二球面(5-2)，第三球面(5-3)及第四球面(5-4);將工裝鏡(5)通過其鏡筒與被測多波段望遠鏡(4)的鏡筒螺紋相連，使第一透鏡面向被測多波段望遠鏡(4)的目鏡(4-2)，通過控制兩者鏡筒的加工精度保證工裝鏡(5)與被測多波段望遠鏡(4)同軸，通過在被測多波段望遠鏡(4)的目鏡(4-2)與第一透鏡之間加裝隔圈的方式，使所述目鏡(4-2)后表面頂點到第一球面(5-1)頂點的距離S達到設計值，由此構成組合光學系統(6)； 第二步:搭建組合焦距測量裝置，首先將一個帶有玻羅板(3-1)的透射式平行光管(3)放置在光學平臺(I)上，平行光管(3)的導軌(2)與光學平臺(I)固連，平行光管(3)的口徑大于被測多波段望遠鏡(4)的物鏡(4-1) 口徑，平行光管(3)的焦距應為所述組合光學系統(6)焦距的3~5倍；將第一五維可調光學支架(8)和第二五維可調光學支架(9)置于平行光管(3)的導軌(2)上且兩者均能夠沿導軌(2)滑動，組合光學系統(6)固定在第一五維可調光學支架(8)的平臺上，所述被測多波段望遠鏡(4)的物鏡(4-1)面向平行光管(3)的物鏡(3-2)，調節第一五維可調光學支架(8)，直至目測組合光學系統(6)的光軸與平行光管(3)的光軸重合；測量顯微鏡(7)固定在第二五維可調光學支架(9)的平臺上，且測量顯微鏡(7)的物鏡面向所述第四球面(5-4)，通過調節第二五維可調光學支架(9)，直至目測測量顯微鏡(7)的光軸與組合光學系統(6)的光軸重合，測量顯微鏡(7)的物鏡前表面頂點到第四球面(5-4)的頂點距離L等于測量顯微鏡(7)的工作距離與工裝鏡(5)的后截距之和； 第三步:打開平行光管(3)的電源，沿導軌(2)滑動第二五維可調光學支架(9)，直到在測量顯微鏡(7)中觀測到玻羅板(3-1)的清晰像；在測量顯微鏡(7)的視場內選取間距最大的一對刻線作為測量目標，旋動測量顯微鏡(7)的手輪，使測量顯微鏡(7)的標識分劃十字對準測量目標的一條刻線，記錄此時測量顯微鏡(7)的讀數A，再旋動測量顯微鏡(7)的手輪，使測量顯微鏡(7)的標識分劃十字對準測量目標的另一條刻線，再記錄此時測量顯微鏡(7)的讀數B;計算讀數A與讀數B之差，獲得測量目標的間距值y’ ；根據公式(I)計算組合光學系統出)的焦距f/:
式中，y為在玻羅板上與y’具有物像關系的一對刻線的間距，β為測量顯微鏡(7)的垂軸放大率，f；為平行光管(3)的焦距； 第四步:計算被測多波段望遠鏡(4)的平行差θ。 . 4.1根據組合焦距公式(2)計算被測多波段望遠鏡(4)的焦距f3’:
式中，f’4S工裝鏡(5)的焦距，Cl1為被測多波段望遠鏡(4)的像方主面與工裝鏡(5)的物方主面的間距； .4.2根據組合焦距公式(3)計算多波段望遠鏡(4)的物鏡(4-1)的像方主面與目鏡(4-2)物方主面的距離d2
式中，f’5為被測多波段望遠鏡(4)的物鏡(4-1)的焦距，f’6為被測多波段望遠鏡(4)的目鏡(4-2)的焦距； .4.3依據公式(4)計算被測多波段望遠鏡(4)的平行差Θ:
式中，Dg為多波段望遠鏡⑷的目鏡(4-2)的口徑；Cltl為多波段望遠鏡⑷的物鏡(4-1)像方焦面與目鏡(4-2)物方焦面重合時兩者主面的間隔。
2.根據權利要求1所述的適用于多波段共光路望遠鏡的平行差測量方法，其特征在于:所述第一透鏡由環保重火石玻璃HZF6制作，厚度為4mm，所述第一球面(5_1)的曲率半徑為47.75mm,所述第二球面(5_2)的曲率半徑為22.06mm ;所述第二透鏡由環保鑭火石玻璃HLaFl制作，厚度為8mm，所述第三球面(5-3)的曲率半徑為22.06mm，所述第四球面(5-4)的曲率半徑為310.5mm,所述第一透鏡和第二透鏡的口徑均為Φ30ι?πι。
【文檔編號】G01M11/02GK104075881SQ201410308966
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】常偉軍, 孫婷, 楊華梅, 張宣智, 楊子建, 欒亞東, 王楠茜 申請人:西安應用光學研究所
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