一种带有自准直功能的内调焦光管及使用方法与流程

本发明属于光学系统装调技术领域，涉及一种带有自准直功能的内调焦光管及使用方法，具体涉及光学系统中具有光路折转的多片透镜光学穿轴所使用的一种带有自准直功能的内调焦光管及使用方法。

背景技术：

随着光电技术的不断发展，所要求观察目标的距离越来越远，光系统整体分辨率越来越高，多组透镜光学系统已成常态。为保证整个系统成像质量，需要保证各个透镜组光轴一致性，由此对穿轴工具及穿轴方案也提出了更高的要求。

现在常用的光学系统穿轴工具为内调焦光管，通过内调焦光管调节焦距实现光学系统穿轴，原理图见图1，包括有CCD1、目镜2、分光镜3、十字分划板4、调焦镜5、固定正透镜6。

使用内调焦光管穿轴的的具体步骤如下：

首先打开光源13，光线透过分划板12和分光镜3均匀照射到十字分划板4上，通过调节调焦镜5使十字分划板4发出的光线经过调焦镜5、固定正透镜6及基准分划板8原路返回并成像于十字分划板4上，调整光机系统位置使十字分划板4的自准直像与原十字线重合。然后打开第二光源11、通过调整调焦镜5使基准分划板8发出的光线经过固定透镜6和调焦镜5成像于十字分划板4上，平移光机系统使基准分划板8的像与十字分划板4上十字线重合，此时建立整个光学系统光轴。然后在下一块透镜安装位置安装带穿轴分划板10，将第二光源11移至b′，调节调焦镜5轴向位置使穿轴分划板10清晰的成像在十字分划板4上，通过调整反射镜9的俯仰方位角度使之与系统光轴重合，如图1所示为穿轴分划板10的分化像与系统光轴重合示意图，此时便完成整个光学系统穿轴。在整个穿轴过程中要反复调节调焦镜5轴向位置确保十字分划板4的自准像与其本身十字丝重合，这种需要通过反复调节调焦镜实现自准直来保证光轴一致性的穿轴方式，不能保证自准和穿轴同时实现，就不能保证穿轴的精度或者会降低穿轴的精度，这种重复的通过调节调焦镜实现自准的过程也会大大降低穿轴的效率。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种带有自准直功能的内调焦光管及使用方法，解决现有内调焦光管穿轴精度低且效率不高的技术问题。

技术方案

一种带有自准直功能的内调焦光管，包括CCD1、目镜2、分光镜3、十字分划板4、调焦镜5、固定正透镜6、光源13和分划板12；其特征在于还包括中空物镜7；中空物镜7为中空结构，设置在固定正透镜6与调焦镜5之间的光轴上，且调焦镜5能够在光轴上包括中空物镜7的中空结构之中进行移动，完成调焦任务；所述十字分划板4在中空物镜7的焦平面上。

所述固定正透镜6、中空物镜7、调焦镜5和十字分划板4之间的关系满足关系式：

其中：中空物镜7焦距用f表示，固定正透镜6焦距用f1'表示，调焦镜5焦距用f2'表示，正透镜和调焦镜所组成的复合物镜的焦距用f'表示，固定正透镜6和调焦镜5之间的距离用d表示，固定正透镜6与十字分划板4之间间距用L表示。

一种使用所述带有自准直功能的内调焦光管的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将穿轴分划板10和第二反射镜9依次置于第二光源11的光路上，基准分划板8置于第二反射镜9的反射光路上，内调焦光管的固定正透镜6置于基准分划板8的光路上；

步骤2：开启光源，第二光源11发出的光线照射在穿轴分划板10上，穿轴分划板10发出的光线经反射镜9、固定正透镜6和调焦镜5成像在十字分划板4上，十字分划板4上的十字丝及穿轴分划板10的像通过目镜2在CCD1成像，调整反射镜9俯仰方位位置使之与系统光轴重合，完成整个光学系统穿轴。

一种使用所述带有自准直功能的内调焦光管的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将基准分划板8置于第二光源11与内调焦光管的固定正透镜6之间的光路上；

步骤2：开启光源，第二光源11发出的光线照射在基准分划板8上，基准分划板8发出的光线经固定正透镜6和调焦镜5成像在十字分划板4上，沿着光路调节调焦镜5位置使十字线清晰成像在十字分划板4上，平移光机系统使基准分划板8的十字线像与十字分划板4自身十字线重合，此时便建立了整个光机系统的光轴。

有益效果

本发明提出的一种带有自准直功能的内调焦光管及使用方法，中空物镜为中空结构，设置在固定正透镜与调焦镜之间的光轴上，且调焦镜能够在光轴上包括中空物镜的中空结构之中进行移动，完成调焦任务；所述十字分划板在中空物镜的焦平面上。

本发明的光学系统串轴一般使用的是通用型内调焦光管，通过反复调节焦距实现光学系统穿轴的目的，而该新型内调焦光管是在通用型内调焦光管基础上改进而来，将内调焦光管和自准直光管融合到一起，在调焦的同时实现自准直，能有效的消除内调焦光管在穿轴时多次找自准像产生的误差，提高了穿轴的精确度和工作效率。该工具在光机装调专业具有较广泛的应用价值。

附图说明

图1为通用型内调焦光管光学系统及其应用原理图；

图2为本发明光学系统及其应用原理图；

图3为使用带有自准直功能的内调焦光管方法示意图；

图4为本发明CCD成像示意图，14为十字分划板4本身的十字丝、15为CCD1上显示的穿轴分划板通过光学系统在十字分划板4上所成的像。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

带有自准直功能的内调焦光管，其特征在于:包括CCD1、目镜2、分光镜3、十字分划板4、调焦镜5、固定正透镜6、中空物镜7、分划板12、光源13。

十字分划板4在中空物镜7的焦平面上，分光镜3在光路中起到45°折转作用，从光源13发出的光线照射到分划板12之后经分光镜3反射之后均匀照射到十字分划板4上，十字分划板4发出的光线入射到中空物镜7上后平行射出，光线经基准分划板8原路反射回，经中空物镜7将反射光线汇聚成像到分划板上，该分划像经过目镜2在CCD1上成自准像，调整光机系统或穿轴光管位置使自准像与分划板上十字线重合。

中空物镜7焦距用f表示，固定正透镜6焦距用f1'表示，调焦镜5焦距用f2'表示，正透镜和调焦镜所组成的复合物镜的焦距用f'表示，固定正透镜6和调焦镜5之间的距离用d表示，固定正透镜6与十字分划板4之间间距用L表示，则f1'、f2'、f'、d、L几个参数的相互关系如下：

带有自准直功能的内调焦光管主要用于将光学系统中各个透镜组光轴穿到一个光轴上。具体实施方案为：

分光镜3在光路中起到45°折转作用，从光源13发出的光线照射到分划板12之后经分光镜3反射之后均匀照射到十字分划板4上，十字分划板4发出的光线入射到中空物镜7上后平行射出，光线经基准分划板8原路反射回，经中空物镜7将反射光线汇聚成像到分划板上，该分划像经过目镜2在CCD1上成自准像，调整光机系统或穿轴光管位置使自准像与分划板上十字线重合。

首先根据光学系统零件尺寸设计相应的分划板镜筒和基准分划板8和穿轴分划板10，并将分划板定心装配到镜筒中，将基准分划板8安装在光机系统相应位置。如图3所示将穿轴光管和基准分划板8大致放置垂直，打开光源13，十字分划板4发出的光线经过中空物镜7被基准分划板8原路返回，在十字分划板4上成其自准像，如果自准像与十字分划板4十字线不重合，通过调整光机系统光机系统使之重合。之后打开第二光源11,基准分划板8的十字线发出的光线经过固定正透镜6和调焦镜5成像于十字分划板4上，调节调焦镜5轴向位置使基准分划板8在十字分划板4上成像清晰，如果基准分划板8的像与十字分划板4上的十字丝不重合，平移光机系统使其重合，此时建立整个光学系统的光轴。最后在下一块透镜安装位置安装带穿轴分划板10，调节调焦镜5位置使穿轴分划板10清晰的成像在十字分划板4上，通过调整反射镜9的俯仰方位角度使之与系统光轴重合，如图3所示为穿轴分划板10的分化像与系统光轴重合示意图，此时便完成整个光学系统穿轴。

使用中的总结：

1、位置a处第二光源11发出的光线照射在基准分划板8上，基准分划板8发出的光线经固定正透镜6和调焦镜5成像在十字分划板4上，过程中需要调节调焦镜位置使十字线清晰成像在十字分划板4上，平移光机系统使基准分划板8的十字线像与十字分划板4自身十字线重合，此时便建立了整个光机系统的光轴。

2、将第二光源11移至a′位置，其它装置不移动，从第二光源11发出的光线照射在穿轴分划板10上，穿轴分划板10发出的光线经反射镜9、固定正透镜6和调焦镜5成像在十字分划板4上，十字分划板4上的十字丝及分划板10的像通过目镜2在CCD1成像，调整反射镜9俯仰方位位置使之与系统光轴重合，完成整个光学系统穿轴。