镜9 ;中心通光平面镜9的出射光线进入光电转换装置11 ;光电转换装置11将光信号转换为电信号，并判断像点12的光线经像物镜组4、第二平面镜7和棱镜5后，其在中心通光平面镜9上的成像与中心通光平面镜9上的通光图案是否重合；如果重合，则输出瞄准信号；如果不重合，则输出未瞄准信号；同时，中心通光平面镜9的反射光线返回到棱镜5，棱镜5的反射光线进入转向物镜组8 ;转向物镜组8的作用是对其入射光线进行180度偏转和会聚；转向物镜组8的出射光线进入图像传感器10 ;图像传感器10对接收到的光信号进行显示输出。
[0034]使用所述大焦距静态光电显微镜进行瞄准定位的操作步骤为:
[0035]步骤1:打开照明光源I ;开启图像传感器10和光电转换装置11。
[0036]步骤2:被测物的被瞄准面13平行于投影物镜组3或成像物镜组4的光轴；
[0037]步骤3:使被测物的被瞄准面13在垂直于投影物镜组3的光轴并过像点12的直线上由远及近逼近像点12，如图2所示；运动过程中，保持被测物的被瞄准面13始终平行于投影物镜组3或成像物镜组4的光轴。
[0038]当被测物的被瞄准面13没有到达像点12位置时，被测物的被瞄准面13对像点12的反射光线依次经过成像物镜组4、第二平面镜7、棱镜5后，在中心通光平面镜9上的成像；中心通光平面镜9的出射光线进入光电转换装置11 ;光电转换装置11将光信号转换为电信号，光电转换装置11判断像点12的光线经像物镜组4、第二平面镜7和棱镜5后，其在中心通光平面镜9上的成像与中心通光平面镜9上的通光图案不重合，因此光电转换装置11输出未瞄准信号；中心通光平面镜9的反射光线经棱镜5和转向物镜组8进入图像传感器10，图像传感器10显示像点12与中心通光平面镜9上的通光图案不重合。
[0039]当被测物的被瞄准面13到达像点12位置时，被测物的被瞄准面13对像点12的反射光线依次经过成像物镜组4、第二平面镜7、棱镜5后，在中心通光平面镜9上的成像；中心通光平面镜9的出射光线进入光电转换装置11 ;光电转换装置11将光信号转换为电信号，光电转换装置11判断像点12的光线经像物镜组4、第二平面镜7和棱镜5后，其在中心通光平面镜9上的成像与中心通光平面镜9上的通光图案重合，因此光电转换装置11输出瞄准信号；中心通光平面镜9的反射光线经棱镜5和转向物镜组8进入图像传感器10，图像传感器10显示像点12与中心通光平面镜9上的通光图案重合。
[0040]本实施例中的大焦距静态光电显微镜可用作单独的瞄准定位装置进行瞄准；也可作为其它仪器的一部分，如三坐标机，实现瞄准定位功能。
【主权项】
1.一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:其包括:照明光源(I)、目标分划板(2)、投影物镜组(3)、成像物镜组(4)、棱镜(5)、第一平面镜￠)、第二平面镜(7)、转向物镜组(8)、中心通光平面镜(9)、图像传感器(10)和光电转换装置(11); 照明光源(I)发出平行光照射到目标分划板(2)上；目标分划板(2)为透明材质，其上有目标图案；目标分划板(2)的出射光线入射到第一平面镜(6)上；第一平面镜(6)的反射光线与其入射光线成90度偏转；第一平面镜(6)的反射光线入射到投影物镜组(3);投影物镜组⑶的作用是对目标分划板⑵上的目标图案缩小η倍，η彡5 ;投影物镜组(3)对其入射光线进行会聚；投影物镜组(3)的出射光线会聚成像为像点(12)后，光线进入成像物镜组(4);所述成像物镜组(4)与投影物镜组(3)中各组件光学结构参数完全相同，采用镜像对称结构，像点(12)位于投影物镜组(3)和成像物镜组(4)的光轴中心；所述成像物镜组⑷的作用是对像点(12)放大η倍； 成像物镜组(4)的出射光线进入第二平面镜(7);第二平面镜(7)的反射光线与其入射光线成90度偏转；第二平面镜(7)的反射光线入射到棱镜(5);棱镜(5)的出射光线进入中心通光平面镜(9);中心通光平面镜(9)上有通光图案；中心通光平面镜(9)的出射光线进入光电转换装置(11);光电转换装置(11)将光信号转换为电信号，并判断像点(12)的光线经像物镜组(4)、第二平面镜(7)和棱镜(5)后，其在中心通光平面镜(9)上的成像与中心通光平面镜(9)上的通光图案是否重合；如果重合，则输出瞄准信号；如果不重合，则输出未瞄准信号；同时，中心通光平面镜(9)的反射光线返回到棱镜(5)，棱镜(5)的反射光线进入转向物镜组(8);转向物镜组(8)的作用是对其入射光线进行180度偏转和会聚；转向物镜组⑶的出射光线进入图像传感器(10);图像传感器(10)对接收到的光信号进行显示输出。
2.如权利要求1所述的一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:所述棱镜(5)为直角棱镜或立方棱镜或道威棱镜或折反棱镜。
3.如权利要求1或2所述的一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:所述投影物镜组(3)和成像物镜组(4)的光学结构参数包括:透镜元件的曲率半径、透镜中心厚度与透镜材料种类。
4.如权利要求1或2所述的一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:所述投影物镜组⑶和成像物镜组⑷的数值孔径在0.2?0.3之间。
5.如权利要求1或2所述的一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:所述投影物镜组(3)和成像物镜组(4)为像面平坦的消色差类透镜或复消色差类物镜。
6.如权利要求1或2所述的一种大焦距静态光电显微镜，其特征在于:所述投影物镜组(3)和成像物镜组(4)的焦距为35mm以上的物镜，工作距离为70mm以上。
7.使用如权利要求1或2所述的一种大焦距静态光电显微镜进行瞄准定位的操作步骤为: 步骤1:打开照明光源(I);开启图像传感器(10)和光电转换装置(11); 步骤2:被测物的被瞄准面(13)平行于投影物镜组(3)或成像物镜组⑷的光轴； 步骤3:使被测物的被瞄准面(13)在垂直于投影物镜组(3)的光轴并过像点(12)的直线上由远及近逼近像点(12);运动过程中，保持被测物的被瞄准面(13)始终平行于投影物镜组(3)或成像物镜组(4)的光轴； 当被测物的被瞄准面(13)没有到达像点(12)位置时，被测物的被瞄准面(13)对像点(12)的反射光线依次经过成像物镜组(4)、第二平面镜(7)、棱镜(5)后，在中心通光平面镜(9)上的成像；中心通光平面镜(9)的出射光线进入光电转换装置(11);光电转换装置(11)将光信号转换为电信号，光电转换装置(11)判断得出像点(12)的光线经像物镜组(4)、第二平面镜(7)和棱镜(5)后，其在中心通光平面镜(9)上的成像与中心通光平面镜(9)上的通光图案不重合，因此光电转换装置(11)输出未瞄准信号；中心通光平面镜(9)的反射光线经棱镜(5)和转向物镜组(8)进入图像传感器(10)，图像传感器(10)显示像点(12)与中心通光平面镜(9)上的通光图案不重合； 当被测物的被瞄准面(13)到达像点(12)位置时，被测物的被瞄准面(13)对像点(12)的反射光线依次经过成像物镜组(4)、第二平面镜(7)、棱镜(5)后，在中心通光平面镜(9)上的成像；中心通光平面镜(9)的出射光线进入光电转换装置(11);光电转换装置(11)将光信号转换为电信号，光电转换装置(11)判断像点(12)的光线经像物镜组(4)、第二平面镜(7)和棱镜(5)后，其在中心通光平面镜(9)上的成像与中心通光平面镜(9)上的通光图案重合，因此光电转换装置(11)输出瞄准信号；中心通光平面镜(9)的反射光线经棱镜(5)和转向物镜组(8)进入图像传感器(10)，图像传感器(10)显示像点(12)与中心通光平面镜(9)上的通光图案重合； 经过上述步骤的操作，即可完成对被测物的被瞄准面(13)的瞄准定位操作。
【专利摘要】本发明涉及一种大焦距静态光电显微镜，具体涉及一种微米级可用于瞄准测量的光学系统，属于光学领域。其包括：照明光源(1)、目标分划板(2)、投影物镜组(3)、成像物镜组(4)、棱镜(5)、第一平面镜(6)、第二平面镜(7)、转向物镜组(8)、中心通光平面镜(9)、图像传感器(10)和光电转换装置(11)。本发明提出的大焦距静态光电显微镜与已有技术相比较具有长工作距离、抗干扰能力强、可实现非接触瞄准和生产成本低的优点；同时，由于该装置的投影物镜组(3)和成像物镜组(4)光学参数完全相同且采用对称式结构，因此容易实现。
【IPC分类】G02B21-36, G02B23-10
【公开号】CN104614850
【申请号】CN201510100855
【发明人】孙玉玖, 任冬梅, 武文彬, 唐志峰, 钱丰
【申请人】中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年3月8日