[发明专利]平行光管离焦像差实时校正方法及装置

说明书

为了解决相机定焦和真空像面预置时，平行光管存在离焦像差的问题，本发明提出一种平行光管离焦像差实时校正方法及装置，通过将平行光管在最佳焦面位置处波像差的软件仿真结果和实际标定结果进行比对，获取平行光管离焦像差的校正系数，提高离焦像差校正的精度，能够有效克服平行光管离焦像差所带来的不利影响，为相机定焦和真空像面预置工作提供不同离焦条件下所模拟目标像质均能满足使用要求的平行光管。

技术领域

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种可实时校正平行光管离焦像差的方法及装置，适用于平行光管焦面靶标需离焦使用情况下的像差补偿，特别适用于相机实验室精密定焦和真空像面预置时补偿平行光管离焦像差所引入的误差。

背景技术

平行光管是光学系统装调和光电检测的重要设备，主要用来产生平行光，可模拟无穷远目标。平行光管焦面处放置星点板、条纹板、玻罗板、鉴别率板等光学元件，可以对光学系统和相机不同参数进行检测。通过配用不同的显微目镜，可以完成透镜或透镜组的焦距、鉴别率、成像质量等多种检测任务。在相机整机阶段，配合二维转台等设备，可以检测相机焦距，畸变，不同视场的弥散斑、MTF等指标。

平行光管一般应用中，其焦面靶标处于平行光管的最佳焦面位置处，此时，平行光管的像质也处于设计时的完好校正状态，所模拟目标近似为完善物，像质满足使用要求。而在平行光管的一些实际应用中，其焦面靶标需要偏离最佳焦面位置使用，如相机定焦时，需要沿平行光管光轴前后移动焦面靶板，模拟不同距离的目标，相机对相应距离的目标成像，并对所成图像进行像质评价，拟合得到相机像质最好时所对应的平行光管焦面位置，当其与平行光管最佳焦面位置一致(或小于定焦误差要求)时，相机定焦工作完成；又如空间相机真空像面预置时，也需要平行光管焦面靶板沿光轴方向前后移动，相机对平行光管所模拟不同距离目标进行成像，并对其成像质量进行拟合，从而得到相机焦面离焦量，当其与真空预置量相等时(或小于预置误差要求)时，完成空间相机的焦面预置工作。由于定焦和真空像面预置工作时，平行光管焦面靶板均需离焦使用，其离焦后所模拟的不同距离目标经被测相机成像后的像质必然受到平行光管离焦像差的影响，进而造成定焦和真空像面预置精度的降低，与此同时，由于不同结构形式的平行光管(包括折射型、折反型和反射型)离焦像差特性的差异，必将导致不同平行光管对相机定焦和真空像面预置结果的不同。因此，对平行光管离焦像差进行实时校正具有重要意义。

发明内容

基于上述背景技术，为了解决相机定焦和真空像面预置时，平行光管存在离焦像差的问题，本发明提出一种平行光管离焦像差实时校正方法及装置，以有效克服平行光管离焦像差所带来的不利影响，为相机定焦和真空像面预置工作提供不同离焦条件下所模拟目标像质均能满足使用要求的平行光管。

本发明的技术解决方案如下：

平行光管离焦像差实时校正方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

第一步：基于平行光管中各光学元件的实测光学参数和几何位置参数，建立平行光管的仿真模型；所述光学参数包括折射率、面形；所述几何位置参数包括间隔、偏心量；

第二步：分别通过软件仿真和标定实测获取平行光管最佳焦面位置时不同阶数Zernike多项式的系数，将软件仿真结果与标定实测得到的结果进行比对，得到各阶Zernike多项式系数的校正系数；

第三步：通过光学设计软件仿真，获取平行光管焦面靶板离焦不同距离时的波像差，得到相应的Zernike多项式系数，此即平行光管的离焦像差，并用第二步得到的校正系数对该离焦像差进行校正，根据校正后得到的真实离焦像差W_Defocus对相应的像差进行校正补偿。

进一步地，第二步具体为：

2.1)通过光学设计软件仿真，获取平行光管处于最佳焦面位置时的波像差：