一种望远镜畸变测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及畸变测量，具体涉及一种望远镜畸变测量装置及方法。本发明专利技术的目的是解决现有畸变测量装置及方法存在无法满足具有无限远像距系统望远镜的畸变测量需求的问题，提供一种望远镜畸变测量装置及方法。该装置包括具有平行光管的目标模拟模块、五维调整台、目标像采集分析模块；五维调整台用于安装被测望远镜；目标模拟模块位于被测望远镜的物方；目标像采集分析模块位于被测望远镜的像方；目标像采集分析模块包括CCD摄像系统、第一一维手动角位台、单轴位置转台、计算机和第二调平机构；CCD摄像系统包括远摄物镜和CCD探测器；计算机通过电缆分别连接CCD探测器和单轴位置转台。该方法利用该装置进行。

【技术实现步骤摘要】
一种望远镜畸变测量装置及方法
本专利技术涉及畸变测量，具体涉及一种望远镜畸变测量装置及方法。
技术介绍
望远镜是用于观察远方目标的光学仪器，通过望远镜可以看清肉眼看不到的细节，可用于远处场景及目标方位角、高低角的概略测量，是一种使用广泛的基本目视观察仪器。望远镜作为无限远物距、无限远像距系统，具有物方视场角大、像方视场角大、物方光轴和像方光轴不共线、中心视场难以确定等特点，使得望远镜畸变的测量较为困难。望远镜视场越大，捕获目标越容易，观测效率越高，使用起来越方便，但是随着视场的增大，望远镜的畸变也会增大，畸变虽然不影响成像的清晰度，但会影响像和物的相似性，影响观测场景及目标的逼真性，影响目标的方位角、高低角测量及瞄准精度。因此，作为一种大视场目视光学仪器，为了获得逼真的观测效果，设计望远镜时必需对其畸变进行校正，而畸变的测量成为一个非常关键的环节，其对于望远镜畸变控制以及提高望远镜的质量具有重要意义。目前，测量光学系统畸变的方法主要包括以下两种：其一，精密测长法，是指将标定过的网格板放置在被测光学系统的物方位置，使被测光学系统的光轴垂直网格板并通过其中心，记录网格在像平面的图案，用精密的测量仪器测量出目标像在各不同视场位置处到其中心的距离。但是，用网格板法对望远镜畸变进行测量，网格板需要放置在距离望远镜至少几十米远的位置，这样才能够对网格板清晰成像，但是这需要网格板的尺寸非常大，要求网格板的直径约为10米，制作如此大面积、高精度的网格板比较困难，且网格板的加工精度直接影响到最终测得的畸变结果，故网格板法只适用于有限远物距、有限远像距系统，无法满足望远镜畸变的测量需求。其二，精密测角法，是指在平行光管的焦面装上分划板或星点，然后使平行光管或被测光学系统做相对转动，然后在像面直接测量分划中心或星点像的中心坐标，再通过计算像高来计算畸变。这种精密测角法只适用于无限远物距、有限远像距系统，满足不了望远镜畸变的测量需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有畸变测量装置及方法存在无法满足具有无限远像距系统望远镜的畸变测量需求的技术问题，提供一种望远镜畸变测量装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案如下：本专利技术提供一种望远镜畸变测量装置，其特殊之处在于：包括具有平行光管的目标模拟模块、五维调整台、目标像采集分析模块；所述五维调整台用于安装被测望远镜；所述目标模拟模块位于被测望远镜的物方；所述目标像采集分析模块位于被测望远镜的像方；所述目标像采集分析模块包括CCD摄像系统、第一一维手动角位台、单轴位置转台、计算机和第二调平机构；所述第二调平机构设置于单轴位置转台底部；所述第一一维手动角位台设置于单轴位置转台上；所述CCD摄像系统设置于第一一维手动角位台上；所述CCD摄像系统包括远摄物镜和CCD探测器；所述远摄物镜入瞳处同时位于被测望远镜出瞳处以及单轴位置转台的旋转轴线上；所述CCD探测器位于远摄物镜焦面处；所述计算机通过电缆分别连接CCD探测器和单轴位置转台。进一步地，所述五维调整台包括从上到下依次设置的一维旋转台、第二一维手动角位台和三个一维平移台；其中，三个一维平移台相互正交连接，实现三维平移调整，即水平面内的二维平移调整和垂直升降调整，第二一维手动角位台实现一维俯仰调整，一维旋转台实现水平面内一维旋转调整。进一步地，所述目标模拟模块包括平行光管、安装件、第一底座和第一调平机构；所述平行光管的准直物镜采用四分离式物镜组结构实现全视场角大于10°；所述平行光管设置于安装件处；所述安装件设置于第一底座上；所述第一调平机构设置于第一底座底部；所述平行光管包括光源、以及沿光路依次设置的毛玻璃、分划板和准直物镜，所述分划板的中心与准直物镜的光轴同轴，且分划板位于准直物镜的焦面上。进一步地，为了得到与太阳相似的发光谱线，所述光源采用卤素灯或白炽灯。进一步地，所述分划板为带角度分划的十字标尺分划板。进一步地，所述安装件为安装板或安装壳体。本专利技术还提供一种利用上述望远镜畸变测量装置测量望远镜畸变的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)装置准备1.1)分划板标定对分划板各刻度线对应的角度进行重新标定；1.2)装置安装与调试连接所述望远镜畸变测量装置，将被测望远镜安装于五维调整台上，调节平行光管使其光轴处于水平，调节分划板使其十字标尺的其中一条标尺处于水平，调节单轴位置转台使其旋转轴处于铅垂，调节CCD摄像系统使其光轴处于水平；2)测量被测望远镜的放大倍率2.1)调节五维调整台，使被测望远镜的光轴与平行光管的光轴重合，调节被测望远镜目镜的视度，直至通过被测望远镜目镜目视观察到分划板的清晰像；2.2)通过被测望远镜目镜目视观察分划板，记录观察到的水平标尺上最边缘刻度线，记录左边缘刻度线M1、右边缘刻度线M2；2.3)根据步骤2.2)所得结果，确定测量放大倍率时的视场在分划板水平标尺上对应的刻度线标识：min{[0.1×M1],[0.1×M2]}其中，[0.1×M1]表示对0.1×M1取整数；[0.1×M2]表示对0.1×M2取整数；min{[0.1×M1],[0.1×M2]}表示取[0.1×M1]和[0.1×M2]两者中的小者；2.4)利用步骤2.3)所得结果和步骤1.1)重新标定的分划板各刻度线对应角度值，得到分划板水平标尺左侧标识为min{[0.1×M1],[0.1×M2]}刻度线对应的角度，记为α1，分划板水平标尺右侧标识为min{[0.1×M1],[0.1×M2]}刻度线对应的角度，记为β1；2.5)将被测望远镜从五维调整台上取下，调节CCD摄像系统，使CCD摄像系统的光轴与平行光管的光轴重合；2.6)再将被测望远镜安装于五维调整台上，调节五维调整台使被测望远镜的处于测试光路中、被测望远镜的光轴与平行光管和CCD摄像系统的光轴同轴，且被测望远镜出瞳处位于单轴位置转台的旋转轴线上，然后将单轴位置转台的转角置零；2.7)控制单轴位置转台转动，使分划板水平标尺左侧标识为min{[0.1×M1],[0.1×M2]}的刻度线成像于CCD摄像系统的视场中心，记录此时单轴位置转台(303)的角度，记为θ1；再次控制单轴位置转台转动，使分划板水平标尺右侧标识为min{[0.1×M1],[0.1×M2]}的刻度线成像于CCD摄像系统视场中心，记录此时单轴位置转台的角度，记为θ2；2.8)利用以下公式，计算被测望远镜(4)的放大倍率其中，Γ1表示被测望远镜的放大倍率；3)测量被测望远镜的畸变3.1)控制单轴位置转台转动，使分划板中心成像于CCD摄像系统视场中心，然后将单轴位置转台的转角置零；3.2)控制单轴位置转台转动，使被测望远镜视场内分划板水平标尺上所有刻度线作为测试点，分别记为：M1、M1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种望远镜畸变测量装置，其特征在于：包括具有平行光管的目标模拟模块(1)、五维调整台(2)、目标像采集分析模块(3)；/n所述五维调整台(2)用于安装被测望远镜(4)；/n所述目标模拟模块(1)位于被测望远镜(4)的物方；/n所述目标像采集分析模块(3)位于被测望远镜(4)的像方；/n所述目标像采集分析模块(3)包括CCD摄像系统(301)、第一一维手动角位台(302)、单轴位置转台(303)、计算机(304)和第二调平机构(305)；/n所述第二调平机构(305)设置于单轴位置转台(303)底部；/n所述第一一维手动角位台(302)设置于单轴位置转台(303)上；/n所述CCD摄像系统(301)设置于第一一维手动角位台(302)上；/n所述CCD摄像系统(301)包括远摄物镜(3011)和CCD探测器(3012)；/n所述远摄物镜(3011)入瞳处同时位于被测望远镜(4)出瞳处以及单轴位置转台(303)的旋转轴线上；/n所述CCD探测器(3012)位于远摄物镜(3011)焦面处；/n所述计算机(304)通过电缆分别连接CCD探测器(3012)和单轴位置转台(303)。/n

【技术特征摘要】
1.一种望远镜畸变测量装置，其特征在于：包括具有平行光管的目标模拟模块(1)、五维调整台(2)、目标像采集分析模块(3)；
所述五维调整台(2)用于安装被测望远镜(4)；
所述目标模拟模块(1)位于被测望远镜(4)的物方；
所述目标像采集分析模块(3)位于被测望远镜(4)的像方；
所述目标像采集分析模块(3)包括CCD摄像系统(301)、第一一维手动角位台(302)、单轴位置转台(303)、计算机(304)和第二调平机构(305)；
所述第二调平机构(305)设置于单轴位置转台(303)底部；
所述第一一维手动角位台(302)设置于单轴位置转台(303)上；
所述CCD摄像系统(301)设置于第一一维手动角位台(302)上；
所述CCD摄像系统(301)包括远摄物镜(3011)和CCD探测器(3012)；
所述远摄物镜(3011)入瞳处同时位于被测望远镜(4)出瞳处以及单轴位置转台(303)的旋转轴线上；
所述CCD探测器(3012)位于远摄物镜(3011)焦面处；
所述计算机(304)通过电缆分别连接CCD探测器(3012)和单轴位置转台(303)。


2.根据权利要求1所述的望远镜畸变测量装置，其特征在于：所述五维调整台(2)包括从上到下依次设置的一维旋转台、第二一维手动角位台和三个一维平移台；其中，三个一维平移台相互正交连接，实现三维平移调整，即水平面内的二维平移调整和垂直升降调整，第二一维手动角位台实现一维俯仰调整，一维旋转台实现水平面内一维旋转调整。


3.根据权利要求2所述的望远镜畸变测量装置，其特征在于：所述目标模拟模块(1)包括平行光管、安装件(102)、第一底座(103)和第一调平机构(104)；所述平行光管的准直物镜采用四分离式物镜组结构实现全视场角大于10°；所述平行光管设置于安装件(102)处；所述安装件(102)设置于第一底座(103)上；所述第一调平机构(104)设置于第一底座(103)底部；所述平行光管包括光源(1011)、以及沿光路依次设置的毛玻璃(1012)、分划板(1013)和准直物镜(1014)，所述分划板(1013)的中心与准直物镜(1014)的光轴同轴，且分划板(1013)位于准直物镜(1014)的焦面上。


4.根据权利要求3所述的望远镜畸变测量装置，其特征在于：所述光源(1011)采用卤素灯或白炽灯。


5.根据权利要求4所述的望远镜畸变测量装置，其特征在于：所述分划板(1013)为带角度分划的十字标尺分划板。


6.根据权利要求5所述的望远镜畸变测量装置，其特征在于：所述安装件(102)为安装板或安装壳体。


7.一种利用权利要求6所述望远镜畸变测量装置测量望远镜畸变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)装置准备
1.1)分划板(1013)标定
对分划板(1013)各刻度线对应的角度进行重新标定；
1.2)装置安装与调试
连接所述望远镜畸变测量装置，将被测望远镜(4)安装于五维调整台(2)上，调节平行光管使其光轴处于水平，调节分划板(1013)使其十字标尺的其中一条标尺处于水平，调节单轴位置转台(303)使其旋转轴处于铅垂，调节CCD摄像系统(301)使其光轴处于水平；
2)测量被测望远镜(4)的放大倍率
2.1)调节五维调整台(2)，使被测望远镜(4)的光轴与平行光管的光轴重合，调节被测望远镜(4)目镜的视度，直至通过被测...

【专利技术属性】
技术研发人员：田留德，王涛，吴延平，赵怀学，刘尚阔，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61