一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法，包括平行光管、离焦透镜、可调节光学承载台和计算机平台；平行光管用于模拟无穷远处的红外目标源；离焦透镜放置于待调焦光学镜头和平行光管中间固定位置处，提供不同的离焦量；可调节光学承载台调整待调焦光学镜头和红外探测器的姿态，使平行光管模拟的目标源成像于红外探测器焦平面中心位置处；计算机平台确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度。本发明专利技术调焦装置及方法可以实现制冷型红外镜头快速、智能化、高精度焦面位置调整。高精度焦面位置调整。高精度焦面位置调整。

【技术实现步骤摘要】
一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法


[0001]本专利技术属于红外成像镜头制造
，特别涉及一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法。

技术介绍

[0002]目前红外成像系统调焦方式采用最原始和最直接的装调方式，即通过探测器增减不同的垫片看成像。此方式反复次数多，效率低下。对于制冷型红外系统，需重复上下电，重复通气和断气，且垫片无法一次垫到位，此调焦方式不利于大批量生产。此外，光学系统存在一定的焦深，且焦深较浅，肉眼通过图像无法辨别。若调焦在焦深临界边缘，将会导致焦面向高温或者低温偏移，导致另一个温度成像较差。为提高调焦效率，且精确调焦在焦深中间，设计一种新的调焦方式。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的不足，本专利技术进行了锐意研究，提供了一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法，实现制冷型红外镜头快速、智能化、高精度焦面位置调整。
[0004]本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]第一方面，一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置，包括平行光管、离焦透镜、可调节光学承载台和计算机平台；所述平行光管用于模拟无穷远处的红外目标源；
[0006]所述离焦透镜放置于待调焦光学镜头和平行光管中间固定位置处，提供不同的离焦量，以调整平行光管成像于红外探测器焦平面中心位置处的光斑状态；
[0007]所述可调节光学承载台支撑待调焦光学镜头和红外探测器，调整待调焦光学镜头和红外探测器的姿态，使平行光管模拟的目标源成像于红外探测器焦平面中心位置处，红外探测器获取到光斑图像后，将数据传输至计算机平台；
[0008]所述计算机平台确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度。
[0009]第二方面，一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦方法，包括如下步骤：
[0010]平行光管模拟无穷远处的红外目标源；
[0011]在可调节光学承载台上装夹待调焦光学镜头和红外探测器，调整待调焦光学镜头和红外探测器的姿态，使平行光管模拟的目标源成像于红外探测器焦平面中心位置处；
[0012]在待调焦光学镜头和平行光管中间固定位置处放置不同档位离焦量的离焦透镜，使平行光管在红外探测器焦平面中心位置处成像不同清晰度的光斑图像；
[0013]计算机平台采集放置不同离焦透镜下的光斑图像，确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度。
[0014]根据本专利技术提供的一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法，具有以下有益效果：
[0015](1)本专利技术提供的一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置及方法，通过离焦透镜与光斑数据结合，可一次性得到调焦垫片厚度，无须反复多次上下电，重复通气断气；调焦方法快速便捷，具有智能化；
[0016](2)红外镜头一般工作在
‑
40℃～60℃，光学调焦在焦深临界边缘时，将会导致焦面向高温或者低温偏移，导致另一个温度成像较差，本专利技术中拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量即为需要调整的垫片厚度，该调焦方法能精确调焦在焦深中间，避免高低温下出现离焦。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一种快速智能化高精度红外成像镜头调焦装置示意图；
[0018]图2焦距为42.2446mm光学系统布局图；
[0019]图3为某一离焦镜头调焦量与成像清晰度的关系示意图。
[0020]附图标号说明：
[0021]1‑
平行光管，2
‑
离焦透镜，3
‑
待调焦镜头，4
‑
红外探测器台，5
‑
可调节光学承载台，6
‑
计算机平台。
具体实施方式
[0022]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0023]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0024]本专利技术提供了一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置，包括平行光管1、离焦透镜2、可调节光学承载台5和计算机平台6；所述平行光管1用于模拟无穷远处的红外目标源；
[0025]所述离焦透镜2放置于待调焦光学镜头3和平行光管1中间固定位置处，结构采用平凸或平凹的形式，透镜材料为硅，提供不同的离焦量，调整平行光管1成像于红外探测器4焦平面中心位置处的光斑状态；不同档位离焦量的离焦透镜2的曲面(凸面或凹面)具有其相对应的曲率半径；
[0026]所述可调节光学承载台5支撑待调焦光学镜头3和红外探测器4，调整待调焦光学镜头3和红外探测器4的姿态，使平行光管1模拟的目标源成像于红外探测器4焦平面中心位置处，红外探测器4获取到光斑图像后，将数据传输至计算机平台6；
[0027]所述计算机平台6确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置(成像最清晰位置)对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度。
[0028]在一种优选的实施方式中，光斑图像清晰度表现为图像边缘梯度能量大小。对不同聚焦程度的图像边缘的能量大小进行比较，边缘能量越大，图像越清晰。通过比较图像边
缘的灰度差值，来比较不同图像的清晰度。图像的边缘是目标和背景的交界处，对焦良好的图像，相邻像素的灰度差值大，目标和背景对比明显，相应的图像也越清晰，边缘越尖锐，对应的图像梯度函数值更大。优选地，采用方差算子、能量梯度算子、拉普拉斯算子等梯度函数确定光斑图像清晰度。
[0029]根据本专利技术的第二方面，提供了一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦方法，包括如下步骤：
[0030]平行光管1模拟无穷远处的红外目标源；
[0031]在可调节光学承载台5上装夹待调焦光学镜头3和红外探测器4，调整待调焦光学镜头3和红外探测器4的姿态，使平行光管1模拟的目标源成像于红外探测器4焦平面中心位置处；
[0032]在待调焦光学镜头3和平行光管1中间固定位置处放置不同档位离焦量的离焦透镜2，使平行光管1在红外探测器4焦平面中心位置处成像不同清晰度的光斑图像；
[0033]计算机平台6采集放置不同离焦透镜2下的光斑图像，确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度；
[0034]在待调焦光学镜头3和红外探测器4之间安装调焦垫片，撤去离焦透镜复测成像清晰度，完成调焦。
[0035]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置，其特征在于，包括平行光管(1)、离焦透镜(2)、可调节光学承载台(5)和计算机平台(6)；所述平行光管(1)用于模拟无穷远处的红外目标源；所述离焦透镜(2)放置于待调焦光学镜头(3)和平行光管(1)中间固定位置处，提供不同的离焦量，以调整平行光管(1)成像于红外探测器(4)焦平面中心位置处的光斑状态；所述可调节光学承载台(5)支撑待调焦光学镜头(3)和红外探测器(4)，调整待调焦光学镜头(3)和红外探测器(4)的姿态，使平行光管(1)模拟的目标源成像于红外探测器(4)焦平面中心位置处，红外探测器(4)获取到光斑图像后，将数据传输至计算机平台(6)；所述计算机平台(6)确定不同离焦量下光斑图像的清晰度，拟合光斑图像清晰度和离焦量的关系曲线，确定光斑图像清晰度最大位置对应的离焦量，该离焦量即为需要调整的垫片厚度。2.根据权利要求1所述的快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置，其特征在于，所述离焦透镜(2)采用平凸或平凹的形式，透镜材料为硅。3.根据权利要求1所述的快速智能化高精度红外成像镜头的调焦装置，其特征在于，所述计算机平台(6)通过比较图...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈楠，于锦江，王艺璇，坎金艳，孔永芳，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：