一种热成像镜头光学后焦的检测装置及检测方法与流程

本发明涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种热成像镜头光学后焦的检测装置及检测方法。

背景技术：

镜头的光学后焦通常是镜头的重要参数之一，其数值差异直接影响镜头的成像质量。光学后焦数值的差异通常是由光学工件的加工误差、结构件的加工误差以及镜头的组长误差等多种因素引起的，因此在镜头完工之后通常需要对光学后焦进行监测。

与可见光镜头相比，热成像镜头的的工作温度范围更广，并且红外材料与可见波段使用的玻璃材料相比，其对温度的变化相对更敏感，因此较高的温度折射率系数、温度变化时光学表面的曲率半径、光学元件的厚度以及元件之间的间隔变化等因素使得红外光学系统相比可见光学系统受温度影响更大。则针对热成像镜头而言，除了检测常温条件下的光学后焦之外，还需要检测高低温调焦下热成像镜头光学后焦的偏移。由此可见，对热成像镜头的光学后焦检测相比可见光镜头更复杂。

而现有技术中，对于热成像镜头的参数检测尤其是光学后焦检测的方法、装置以及检测标准较可见光镜头缺乏，现有技术中并没有比较标准的针对热成像镜头的检测方法和装置，使得热成像镜头的相关参数检测较难进行。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种热成像镜头光学后焦的检测装置及检测方法的技术方案，旨在实现热成像镜头的光学后焦检测，结构简单且检测精度较高。

上述技术方案具体包括：

一种热成像镜头光学后焦的检测装置，其中，包括依序排列的红外光源、标靶、准直扩束镜、分光镜、全反射镜头、标准镜头、红外探测器和控制装置；

所述准直扩束镜设置在一第一调整架上，所述标准镜头与所述红外探测器连接，所述红外探测器设置在一第二调整架上，所述控制装置与所述红外探测器连接；

所述控制装置用于控制所述红外探测器，并在所述控制装置的显示屏上显示所述红外探测器的成像图像；

所述检测装置具有一可调整的工作状态，于所述工作状态下：

将包括多片由上至下层叠的镜片的所述热成像镜头设置在所述分光镜与所述全反射镜头之间；

所述红外光源、所述标靶、所述准直扩束镜、所述热成像镜头和所述全反射镜头的中心同高且同轴；

所述分光镜与系统光轴成45度夹角，且所述分光镜的中心与所述系统光轴同高；

所述红外探测器位于所述标准镜头的后焦平面的位置，且所述标准镜头、所述红外探测器和所述分光镜的中心同高，所述标准镜头与所述红外探测器分别与所述系统光轴成90度夹角；

调整所述热成像镜头与所述全反射镜头之间的距离，以使所述红外探测器对所述标靶成清晰像；

测量得到所述热成像镜头中最下方的所述镜片与所述全反射镜头之间的距离作为所述热成像镜头的光学后焦值并输出。

优选的，该检测装置，其中，其中，所述第一调整架为四维可调的调整架。

优选的，该检测装置，其中，所述第二调整架为三维可调的调整架。

优选的，该检测装置，其中，所述分光镜朝向所述热成像镜头的一面为反射面，所述分光镜朝向所述准直扩束镜的一面为透明面。

优选的，该检测装置，其中，所述分光镜的所述反射面为50％穿透50％反射的反射膜层。

优选的，该检测装置，其中，所述全反射镜头为铝平面反射镜。

优选的，该检测装置，其中，所述红外探测器为凝视焦平面探测器。

优选的，该检测装置，其中，所述红外探测器为工作在8-12μm波长下的长波非制冷探测器。

一种热成像镜头光学后焦的检测方法，其中，提供一检测装置，所述检测装置包括依序排列的红外光源、标靶、准直扩束镜、分光镜、全反射镜头、标准镜头、红外探测器和控制装置；

所述准直扩束镜设置在一第一调整架上，所述标准镜头与所述红外探测器连接，所述红外探测器设置在一第二调整架上，所述控制装置与所述红外探测器连接；

所述控制装置用于控制所述红外探测器，并在所述控制装置的显示屏上显示所述红外探测器的成像图像；

所述检测方法包括：

步骤S1，将包括多片由上至下层叠的镜片的所述热成像镜头设置在所述分光镜与所述全反射镜头之间；

步骤S2，将所述红外光源、所述标靶、所述准直扩束镜、所述热成像镜头和所述全反射镜头的位置调整至中心同高且同轴；

步骤S3，将所述分光镜调整至与系统光轴成45度夹角，并且所述分光镜与所述系统光轴同高；

步骤S4，将所述标准镜头和所述红外探测器调整至使所述红外探测器位于所述标准镜头的后焦平面的位置；

步骤S5，将所述标准镜头和所述红外探测器调整至分别与所述分光镜同高且分别与所述系统光轴成90度夹角；

步骤S6，调整所述热成像镜头与所述全反射镜头之间的距离，以使所述红外探测器对标靶成清晰像；

步骤S7，测量得到所述热成像镜头中最下方的所述镜片与所述全反射镜头之间的距离作为所述热成像镜头的光学后焦值并输出。

上述技术方案的有益效果是：

1)提供一种热成像镜头光学后焦的检测装置，能够实现热成像镜头的光学后焦检测，结构简单且检测精度较高，并且不仅能检测常温条件下的热成像镜头的光学后焦，还能够检测热成像镜头在高低温条件下的镜头的光学后焦的偏移；

2)提供一种热成像镜头光学后焦的检测方法，能够支持上述检测装置正常运行。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，热成像镜头光学后焦的检测装置的结构示意图；

图2是本发明的较佳的实施例中，热成像镜头光学后焦的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的问题，现提供一种热成像镜头光学后焦的检测装置的技术方案，该检测装置具体如图1中所示，包括依序排列的红外光源1、标靶2、准直扩束镜3、分光镜4、全反射镜头6、标准镜头7、红外探测器8和控制装置9；

具体地，上述实施例中：

上述准直扩束镜3设置在一第一调整架(图中未示出)上；

上述标准镜头7与红外探测器8连接；

上述红外探测器8设置在一第二调整架(图中未示出)上；

上述控制装置9与红外探测器8连接。

上述实施例中，上述控制装置9可以为一控制计算机(PC机)。

上述实施例中，上述控制装置用于对红外探测器进行控制，以控制红外探测器成像，并且将红外探测器的成像图像显示在控制装置的显示屏上。

所谓标准镜头，是指工作波长与上述热成像镜头相符的标准的红外镜头。在上述实施例中，上述标准镜头7即为同样工作在8-12μm的标准的红外镜头。

则上述实施例中，上述检测装置具有一可调整的工作状态，于该工作状态下：

1)将包括多片由上至下层叠的镜片的热成像镜头5设置在分光镜4与全反射镜头6之间；

2)上述红外光源1、标靶2、准直扩束镜3、热成像镜头5和全反射镜头6的中心同高且同轴(如图1中所示)；

3)上述分光镜4与系统光轴A成45度夹角，且分光镜4的中心与系统光轴A同高；

4)上述红外探测器8位于标准镜头7的后焦平面的位置，且该标准镜头7、红外探测器8和分光镜4的中心同高，同时该标准镜头7与红外探测器8分别与系统光轴A成90度夹角；

5)上述热成像镜头5与全反射镜头6之间的距离使得红外探测器8对标靶2成清晰像，即调整上述热成像镜头5和全反射镜头6之间的距离，从而使得红外探测器8对标靶2成清晰像；

则上述实施例中，上述热成像镜头5中包括多片由上至下层叠的镜片(图中未示出)。具体地，上述热成像镜头5为现有的热成像镜头，因此其中镜片层叠的结构和层叠方式在此不再赘述。

上述实施例中，上述热成像镜头5为工作波段在8-12μm的热成像镜头。

上述实施例中，上述热成像镜头可以作为被测对象与上述检测装置进行区分，只在对热成像镜头进行光学后焦检测的过程将该热成像镜头与检测装置组合使用。图1中示出的是检测装置的工作状态(即检测状态)，因此在图1中热成像镜头5已经被设置在分光镜4和全反射镜头6之间。

上述实施例中，上述红外光源1可以为一高温的面源黑体，该黑体的温度最高不超过1000℃。采用高温黑体作为红外光源1能够利用黑体的温度稳定性保证检测装置的检测稳定性。

上述实施例中，上述准直扩束镜3可以为一红外望远镜头，采用红外望远镜头作为准直扩束镜3能够降低整个检测装置的制造成本。

上述实施例中，上述控制装置9将热成像镜头5中最下方的镜片与全反射镜头6之间的距离作为热成像镜头5的光学后焦值并输出。

上述实施例中，所谓检测装置的“可调整的工作状态”，实际是指上述1)-4)所指向的工作状态是该检测装置的一个可以经过调整达到的装置状态，也能够说明检测装置中的各部件均是可以调节和固定的，以满足检测过程中的不同需求。

上述实施例中，可以采用该检测装置之外的测量工具(图中未示出)对上述热成像镜头5中最下方的镜片与全反射镜头6之间的距离进行测量，例如传统的用于测量距离的设备(量尺等)。

本发明的较佳的实施例中，上述第一调整架为四维可调的调整架，具体地，上述第一调整架为上下左右俯仰偏转四维可调的调整架。

本发明的较佳的实施例中，上述第二调整架为三维可调的调整架，具体地，上述第二调整架为上下左右前后三维精密可调的调整架。

本发明的较佳的实施例中，分光镜4朝向热成像镜头5的一面为反射面，分光镜朝向准直扩束镜3的一面为透明面。换言之，上述分光镜4为半反半透分光镜。

进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述分光镜4靠近准直扩束镜3的一端的透明面为高透膜层，靠近热成像镜头5的一端的反射面为50％穿透50％反射的反射膜层。

本发明的较佳的实施例中，上述全反射镜头6为反射率99％的铝平面反射镜。

本发明的较佳的实施例中，上述红外探测器8为凝视焦平面探测器。

进一步地，本发明的较佳的实施例中，红外探测器为工作在8-12μm波长下的非制冷探测器，即长波非制冷探测器。

则本发明的较佳的实施例中，基于上述处于工作状态下的检测装置，对热成像镜头5进行光学后焦检测的具体过程如下文中所述：

红外光源1发射的红外光依次经过标靶2、准直扩束镜3成平行光，平行光通过分光镜4，并且经过热成像镜头5聚焦到全反射镜头6上。聚焦光线经过全反射镜头6的反射，再经过热成像镜头5的扩束变成平行光。平行光经过45度放置的分光镜4一部分被偏折90度反射到标准镜头7和红外探测器8，以形成清晰的标靶2的图像。最后采用外部的测量工具(例如量尺等)测量热成像镜头5的最后一片镜片到全反射镜头6之间的距离即为该热成像镜头5的光学后焦值。

本发明的较佳的实施例中，基于上文中所述的检测装置，现提供一种热成像镜头光学后焦的检测方法，该检测方法具体如图2所示，包括：

步骤S1，将包括多片由上至下层叠的镜片的热成像镜头设置在分光镜与全反射镜头之间；

步骤S2，将红外光源、标靶、准直扩束镜、热成像镜头和全反射镜头的位置调整至中心同高且同轴；

步骤S3，将分光镜调整至与系统光轴成45度夹角，并且分光镜与系统光轴同高；

步骤S4，将标准镜头和红外探测器调整至使红外探测器位于标准镜头的后焦平面的位置；

步骤S5，将标准镜头和红外探测器调整至分别与分光镜同高且分别与系统光轴成90度夹角；

步骤S6，调整热成像镜头与全反射镜头之间的距离，以使红外探测器对标靶成清晰像；

步骤S7，测量得到热成像镜头中最下方的镜片与全反射镜头之间的距离作为热成像镜头的光学后焦值并输出。

上述实施例中，上述检测装置的其他结构和设置均参照上文中所述，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。