[发明专利]多功能光轴平行性校正仪及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学校正装置及其标定方法，主要涉及对待校正多光轴光学系统的光轴平行性检测及校正。

背景技术

传统的光轴平行度检测方法是使用大口径离轴抛物面反射式平行光管。为了检测多个光轴的平行度，平行光管的有效口径必须覆盖被测的光学系统。在检测光学瞄准跟踪系统的光轴平行度时，焦面上发出的平行光要同时在发射系统、接收系统和瞄准系统中成像。

为了避免遮挡光路，需要采用抛物面结构，使焦点离开光轴。

同时需要采用反射式，使不同波长的光经过反射表面后，成像位置不变。

图1为传统的光轴平行度检测方法示意图，1-被测多光轴光学系统，2-光轴I、II、III…，3-焦面，4-光轴平行性检测系统(大口径离轴抛物面反射式平行光管)。

由于光学瞄准跟踪系统的特点，传统测试方法中采用的大口径离轴抛物面反射镜必须满足以下条件：

1.口径必须能够包含全部需要校正的光轴，在待校正的系统中如果各光轴之间的距离跨度比较大，则要求的抛物面反射镜的口径也比较大

2.对抛物面的面形要求比较高，要能够保证成像质量，特别是边缘光学表面的质量。

基于上述两个条件，抛物面反射镜的制作成本相当高、周期长、合格率低。

另外，由于光学瞄准跟踪系统中有不可见激光测距系统、可见光瞄准系统、红外成像系统等，在使用大口径离轴抛物面反射式平行光管校正各光轴之间的平行性时，对于不同的系统需要更换光源。由于光波长的不同，反射面的镀膜也必须适应需求。

综上所述，传统的采用大口径离轴抛物面反射式平行光管校正光轴平行性具有如下的缺点：

1.设备的加工制作复杂，周期长，成本相当高；

2.校正过程中需要更换光源等，容易引入人为操作误差。激光光轴的校正方法操作比较复杂，会影响测量校正的精度。

发明内容

针对光学瞄准跟踪系统光轴平行度检测校正的需求以及传统检测技术存在的问题，本发明提供了一种多功能光轴平行性校正仪以及标定该校正仪的方法，极大地降低了校正设备的制作安装成本，且可以灵活配置以适应不同的待校正多光轴系统的需求。

本发明提供的基本技术方案如下：

多功能光轴平行性校正仪，其特殊之处在于：包括分立的多个平行光管，所述多个平行光管与待校正多光轴系统的多个子系统一一对应；所述多个平行光管分别通过定位块固定安装于组合台上，定位块中设置有微调-锁紧装置；

每个平行光管均包括(1)准直物镜、(2)根据对应的子系统的光学性质而选定的十字丝分划板或分光镜、以及观测装置；

对应于每个平行光管还分别配置有光源、角锥棱镜和标定反射镜，作为多功能光轴平行性校正仪的一组标定附件；其中，光源也是根据对应的子系统的光学性质而选定；

当标定校正各平行光管的自身光轴时，角锥棱镜设置于准直物镜的前方，光源设置于十字丝分划板或分光镜的后方；

当标定各平行光管光轴之间平行度时，标定反射镜设置于准直物镜的前方，光源设置于十字丝分划板或分光镜的后方；

当多功能光轴平行性校正仪标定后进行校正工作时，对应的子系统位于准直物镜的前方，使得该子系统发出的光进入平行光管内依次经过准直物镜、十字丝分划板或分光镜后成像，能够由观测装置观测或探测该成像。

例如，当上述待校正多光轴系统中包含有电视跟踪系统、红外热成像系统、激光测距系统；则各平行光管的主要结构可以设置如下：

对应于电视跟踪系统的平行光管，包括在平行光管光轴上依次设置的准直物镜、十字丝分划板、毛玻璃和可见光光源、以及设置于十字丝分划板反射光路上的观测目镜；

对应于红外热成像系统的平行光管，包括在平行光管光轴上依次设置的准直物镜、十字丝分划板、毛玻璃和红外光源、以及设置于十字丝分划板反射光路上的观测装置；

对应于激光测距系统的平行光管，包括在平行光管光轴上依次设置的可变衰减片、准直物镜、分光镜和光源、以及设置于分光镜反射光路上的四象限探测器和用以根据四象限探测器的输出信号计算激光能量中心的偏差的处理电路。

关于上述的多功能光轴平行性校正仪的标定方法，包括以下步骤：

(1)分别校正各平行光管的自身光轴

在平行光管的准直物镜的前方设置角锥棱镜，十字丝分划板或分光镜位于准直物镜与设置的光源之间，光源发出的光经角锥棱镜反射回平行光管内，经十字丝分划板或分光镜后成像，观测或探测该成像；通过调整观测装置中目镜的位置，完成该平行光管的自身光轴的校正；