專利名稱：檢測變焦距鏡頭視軸晃動的雙十字絲分劃板及使用方法
技術領域：
本發明涉及光學裝調、光學檢測領域中使用的一種檢測工具，即檢測 變焦距鏡頭視軸晃動的分劃板及其使用方法。
技術背景:變焦距鏡頭在焦距變化前后的視軸晃動會造成圖像在視場中的位置變 化，如果視軸目標偏出中心視場，會影響高精度測量或電視跟蹤。所以， 變焦距鏡頭在設計、裝調和檢測過程中，視軸晃動應該控制在一定的公差 范圍內。常規檢測變焦距鏡頭視軸晃動方法需要以下幾步驟。(見圖1) 第~*步驟如圖i所示，安排檢測平行光管、被檢測變焦距鏡頭、讀數顯微鏡同 軸，在檢測平行光管焦平面上安置十字絲分劃板，變焦距鏡頭把十字絲分 劃板的像投射到變焦距鏡頭的像面上。第—步驟把被檢測變焦距鏡頭調整到長焦，微調讀數顯微鏡位置，使檢測平行 光管十字絲分劃板的中心像與讀數顯微鏡的分劃板中心重合，記錄下鏡頭處于長焦距時的讀數顯微鏡位置(x,、 y,)。 第三步驟-調整鏡頭焦距至短焦，重復第二步驟，記錄下鏡頭處于短焦距時的讀 數顯微鏡位置(x2、 y2)。 第四步驟位置(x,、 y,)與位置(x2、 y2)的距離就是變焦距鏡頭長、短焦的 視軸晃動量，按以下公式換算成角度<formula>formula see original document page 3</formula>f短對于變倍比不是特別大的常規變焦距鏡頭而言，十字絲分劃板對于鏡 頭長焦和短焦都可以清晰成像，容易測量出十字絲像的中心位置，但是檢測變倍比較大的變焦距鏡頭的視軸晃動時會遇到問題，如圖2所示。U 2) F fH:檢測平行光管焦平面上的十字絲的線條寬度 h:變焦距鏡頭焦平面上的十字絲像線條寬度 F:檢測平行光管焦距 f:變焦距鏡頭焦距可以推出H 3)h2 f2h1:長焦時分劃板線寬， h2:短焦時分劃板線寬， fl:鏡頭長焦距， f2:鏡頭短焦距，即變焦距鏡頭焦平面上的十字絲像線條寬度比等于變焦距鏡頭的焦距 變化比。假設變焦距鏡頭的焦距變化比為15 30倍，檢測平行光管十字絲 分劃板在鏡頭變長焦距時所成的像清晰。十字絲像線條寬度適中，十字絲 分劃板像中心就是變焦距鏡頭的長焦視軸中心。變焦后，根據公式3)，十字絲分劃板像縮小了 15 30倍，十字絲像 線條寬度也縮小了 15 30倍，由于十字絲像線條寬度太細，十字絲像太小， 長、短焦像寬的巨大變化，導致雖然在長焦距時可以清晰看清十字絲像， 卻無法在短焦距時觀察到十字絲像，也就無法測量短焦視軸中心。檢測更高變倍比的變焦距鏡頭視軸晃動，由于長、短焦距差距更大， 同時看清十字絲分劃板像的矛盾愈加不可調和。更換較高倍數的顯微鏡物鏡或目鏡可以在短焦時把十字絲分劃板像放 大，但可能引起讀數顯微鏡位置變化，導致視軸變化，帶來新的誤差源， 降低變焦距鏡頭的視軸晃動的檢測精度，所以此方法不宜采用。
發明內容
為了解決背景技術中高變倍比的變焦距鏡頭視軸晃動檢測過程中不能 同時看清十字絲像的問題，本發明特制一種同心雙十字絲分劃板，通過在一塊分劃板中心上刻劃兩個同心十字絲，兩種十字絲的長度、寬度和灰度 有一定變化。用 一組十字絲定位長焦距視軸中心，用另 一組十字絲定位短焦距視軸 中心，整個過程無需更換顯微鏡頭，有利于獲得變焦距鏡頭視軸晃動高精 度檢測結果。因此，本發明將要提供一種高變倍比變焦距鏡頭視軸晃動檢 測的十字絲分劃板制作方法及使用方法。本發明的十字絲分劃板具體結構如下見圖3，首先，確定分劃板中心，刻劃兩個同心十字絲，不同心誤差根據變焦距鏡頭視軸晃動檢測精度決定， 一般取0.001mm。大十字絲的寬度和長度與小十字絲的寬度和長度比例等于鏡頭的變倍 比；小十字絲完全涂黑，大十字絲的顏色淡一些，灰度是小十字絲的1/3 左右。按常規檢測變焦距鏡頭視軸晃動方法4個步驟檢測， 首先用深色小十字絲定位長焦距視軸中心，此時淺色大十字絲不影響顯微鏡觀察深色小十字絲。切換到鏡頭短焦距時，深色小十字絲因為尺寸較小無法用顯微鏡觀察到，而淺色大十字絲由于像高縮小變得越發清楚，用它來定位短焦距視軸中心，完成檢測變焦距鏡頭的視軸晃動。本發明的優點本發明提出了變倍比較大的變焦距鏡頭的視軸晃動檢測工具及使用方法。通過特制的同心雙十字絲分劃板，分別在長、短焦距 使用中心位置相同的大、小十字絲來確定變焦距鏡頭的視軸變化。解決了 按常規方法無法實現的變倍比較大的變焦距鏡頭的視軸晃動檢測。本發明 的實施例通過在某變焦距鏡頭測量的實際應用，證明了該檢測工具及檢測 方案的正確性和可行性。而且工具簡單，使用方便，成本低廉，價值可觀。
圖1變焦距鏡頭的視軸晃動布置示意圖圖中平行光管1，待檢變焦距鏡頭2，讀數顯微鏡3，人眼4,圖2雙十字絲線成像示意圖H:檢測平行光管焦平面上的十字絲的線條寬度 h:變焦距鏡頭焦平面上的十字絲像線條寬度F:檢測平行光管焦距f:變焦距鏡頭焦距圖3本發明的同心雙十字絲分劃板示意圖。
具體實施例方式本發明的實施例如圖l、圖2、圖3所示，550mm平行光管l， 25倍變 倍比的待檢變焦距鏡頭2，讀數顯微鏡3，人眼4，十字絲線寬5，十字絲 線像寬6。本發明的實施例按圖1布置，550mm平行光管1、 25倍變倍比的待檢 變焦距鏡頭2、讀數顯微鏡3和人眼4布置成一條直線。 第一步驟在檢測平行光管1焦平面上安置同心雙十字絲分劃板，變焦距鏡頭2 把同心雙十字絲分劃板的像投射到變焦距鏡頭2的像面上；第二步驟把被檢測變焦距鏡頭2調整到長焦，微調讀數顯微鏡3位置，首先用 深色小十字絲定位長焦距視軸中心，此時淺色大十字絲不影響顯微鏡觀察深色小十字絲，記錄下鏡頭處于長焦距時的讀數顯微鏡3位置(Xl、 y》； 第三步驟調整變焦鏡頭2焦距至短焦，重復第二步驟，切換到鏡頭短焦距時， 深色小十字絲因為尺寸較小無法用顯微鏡3觀察到，而淺色大十字絲由于像高縮小變得越發清楚，用它來定位短焦距視軸中心，記錄下鏡頭處于短焦距時的讀數顯微鏡3位置(x2、 y2);第四步驟位置(x,、 y。與位置(x2、 y2)的距離就是變焦距鏡頭長、短焦的 視軸晃動量，按以下公式換算成角度<formula>formula see original document page 6</formula>d。
權利要求
1一種檢測變焦距鏡頭視軸晃動的雙十字絲分劃板，其特征在于在分劃板中心，刻劃兩個同心十字絲，制成同心雙十字絲分劃板；大十字絲的寬度和長度與小十字絲的寬度和長度比例等于鏡頭的變倍比；小十字絲完全涂黑，大十字絲的顏色淡一些，灰度是小十字絲的1/3-1/2；
2. 根據權利要求1所述一種檢測變焦距鏡頭視軸晃動的雙十字絲分劃 板，其特征在于同心雙十字絲分劃板的不同心誤差根據變焦距鏡頭視軸晃 動檢測精度決定， 一般取0.0005mm-0.001mm。
3、 一種檢測變焦距鏡頭視軸晃動的雙十字絲分劃板的使用方法，其特 征在于該同心雙十字絲分劃板的使用方法第一步驟安排檢測平行光管、被檢測變焦距鏡頭、讀數顯微鏡同軸，在檢測平 行光管焦平面上安置同心雙十字絲分劃板，變焦距鏡頭把同心雙十字絲分 劃板的像投射到變焦距鏡頭的像面上；第二步驟把被檢測變焦距鏡頭調整到長焦，微調讀數顯微鏡位置，首先用深色 小十字絲定位長焦距視軸中心，記錄下鏡頭處于長焦距時的讀數顯微鏡位 置(x。 y,);第三步驟調整鏡頭焦距至短焦，深色小十字絲因為尺寸較小無法用顯微鏡觀察 到，而淺色大十字絲由于像高縮小變得越發清楚，用它來定位短焦距視軸中心，記錄下鏡頭處于短焦距時的讀數顯微鏡位置(x2、 y2);第四步驟位置(x。 y。與位置(x2、 y2)的距離就是變焦距鏡頭長、短焦的視軸晃動量，按以下公式換算成角度X2)2+(y「^ (弧度) 1)。
全文摘要
本發明涉及一種檢測變焦距鏡頭視軸晃動的雙十字分劃板制作及使用方法。為了解決大變倍比的變焦距鏡頭視軸晃動的測量問題，設計了一種同心雙十字絲分劃板，在分劃板中心，刻劃兩個同心十字絲，大十字絲的寬度和長度與小十字絲的寬度和長度比例等于鏡頭的變倍比；小十字絲完全涂黑，大十字絲的顏色淡一些，灰度是小十字絲的1/3-1/2；用深色小十字絲定位長焦距視軸中心，用淺色大十字絲來定位短焦距視軸中心，獲得變焦距鏡頭視軸晃動高精度檢測結果。解決了按常規方法無法實現的變倍比較大的變焦距鏡頭的視軸晃動檢測。通過實際應用，證明了該檢測工具及檢測方案的正確性和可行性。而且工具簡單，使用方便，成本低廉，價值可觀。
文檔編號G01B21/22GK101246263SQ20071030035
公開日2008年8月20日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者郎小龍 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所