[发明专利]全波段高精度变焦光学系统像面对接与共轴调整方法

权利要求书

1.一种全波段高精度变焦光学系统像面对接与共轴调整方法，其特征在于：基于全波段高精度变焦光学系统像面对接与共轴调整装置，调整装置包括光学平台（9）、光栅尺（12）、显示器（19）、光源（1）以及沿光源（1）出射方向依次设置的全波段平行光管（2）、变焦镜头固定机构（4）及像面调整组件；

所述全波段平行光管（2）安装在光学平台（9）上，并位于光源（1）的出射光路上；

所述变焦镜头固定机构（4）通过四维调整平台（8）设置在光学平台（9）上，变焦镜头固定机构（4）用于固定待测试变焦光学镜头（3），四维调整平台（8）用于调整待测试变焦光学镜头（3）的位置，使待测试变焦光学镜头（3）和全波段平行光管（2）的光轴共线；

所述像面调整组件包括CCD安装架（5）、四维可调基座（23）、滑块（7）及导轨控制组件；

所述CCD安装架（5）用于安装CCD成像组件（6），CCD安装架（5）设置在四维可调基座（23）上，四维可调基座（23）用于调整CCD成像组件（6）四维方向的运动；

所述四维可调基座（23）设置在滑块（7）上；

所述导轨控制组件用于驱动滑块（7）沿待测试变焦光学镜头（3）轴向往复运动；

所述光栅尺（12）用于记录CCD成像组件（6）的位置，获得修切垫片的厚度；

所述显示器（19）与CCD成像组件（6）连接，用于实时获取全波段平行光管（2）中的画面；

调整方法包括以下步骤：

1）变焦光学系统像面调整

1.1）将变焦光学镜头（3）安装在变焦镜头固定机构（4）上、CCD成像组件（6）安装在CCD安装架（5）上，在全波段平行光管（2）中放入鉴别率板；

其中，变焦光学镜头（3）为连续变焦光学成像镜头；

1.2）调节变倍凸轮使变焦光学镜头（3）初始位置位于短焦大视场，通过导轨控制组件驱动滑块（7）移动，使CCD成像组件（6）靠近变焦光学镜头（3）的焦点位置，直至显示器（19）中显示变焦光学镜头（3）拍摄的全波段平行光管（2）中鉴别率板画面清晰，记录此时光栅尺（12）数据d₁；

1.3）调节变倍凸轮使变焦光学镜头（3）至长焦小视场，通过调整调焦凸轮，使显示器（19）中能清晰的呈现出变焦光学镜头（3）在长焦位置拍摄的全波段平行光管（2）中鉴别率板画面；

1.4）将变焦光学镜头（3）返回至短焦大视场，观察显示器（19）中图像；通过导轨控制组件驱动滑块（7），从而改变CCD成像组件（6）的位置，使显示器（19）中显示变焦光学镜头（3）拍摄的全波段平行光管（2）中鉴别率板画面清晰，记录此时光栅尺（12）数据d₂；

1.5）将变焦光学镜头（3）返回至长焦位置，观察显示器（19）中图像；若不清晰，通过调整调焦凸轮，直至显示器（19）中显示变焦光学镜头（3）拍摄的全波段平行光管（2）中鉴别率板画面清晰；

1.6）重复执行步骤1.2）～1.5），直至变焦光学镜头（3）长短焦变化过程中，显示器（19）中图像清晰度始终一致，获得相面调整过程中需要修研垫片的厚度d，d = d₂–d₁；

2）更换分划板

将全波段平行光管（2）中鉴别率板更换为分划板；

3）变焦光学系统共轴调试

3.1）已完成像面调整的变焦光学镜头（3）对全波段平行光管（2）中分划板进行拍摄，并将分划板画面呈现至显示器（19）中；

3.2）将变焦光学镜头（3）调至短焦大视场，在显示器（19）屏幕上生成基准点，所述基准点为变焦光学镜头（3）大视场状态下分划板十字丝中心；

3.3）将变焦光学镜头（3）调至长焦小视场，通过四维调整平台（8）调节变焦光学镜头（3）的空间位置，使小视场的分划板十字丝中心与所述基准点重合；

3.4）将变焦光学镜头（3）返回至短焦大视场，观察此时大视场的分划板十字丝中心与基准点是否重合，若重合，则执行步骤3.5）；若不重合，则重新确定基准点，执行步骤3.3），直至基准点的位置在变焦光学镜头（3）长短焦变化过程中始终位于分化板十字丝中心；

3.5）CCD成像组件（6）生成电十字丝，即为CCD靶面中心，并通过显示器（19）呈现；通过移动CCD靶面中心电十字丝，对步骤3.4）进行精确判读与精密微调，使变焦光学系统光轴与平行光管光轴共轴精度优于2个像元，此时变焦光学系统光轴与平行光管光轴共轴，并复位CCD靶面中心电十字丝；

3.6）通过四维可调基座（23）调整CCD成像组件（6）的位置，使CCD成像组件（6）CCD靶面中心生成的电十字丝与分化板中心重合，同时保证两者水平方向及竖直方向重合，达到CCD成像组件（6）与变焦光学镜头（3）的穿心，即完成光学系统像面共轴调试。