内方位元素测试仪光学系统设计

　　引言

　　内方位元素测试仪其测角精度均方差达到1”，这样高的测量精度在国内目前未曾报道过。光学系统是内方位元素测试仪测量系统的一个重要组成部分，起瞄准、测量和检测的作用。在这里仅讨论有关光学系统的设计。首先，光学系统应设计合理，象质良好，满足使用要求;其次，光学系统应调节方便，调节过程中成象清晰稳定，不影响测量结果。

　　1光学系统总体结构

　　光学系统总体结构如图1所示，由以下几部分构成:

　　1.1瞄准望远镜光学系统

　　瞄准航测相机象面位置处的网格板，测量其高低角和方位角，是主侧量光学系统。系统结构采用远摄物镜形式，可以有效缩短筒长，对结构设计有利。

　　1.2入瞳观测系统

　　观测航测相机的入瞳。入瞳观测系统与瞄准望远镜共用主光路，在瞄准望远镜中加入一组透镜，作为入瞳观测系统使用，将这一组透镜移出作为瞄准望远镜使用。入瞳观测系统与瞄准望远镜共用一个CCD，入瞳观测系统与瞄准望远镜象面需保持一致，这样移入透镜时不必或只做微量调整即可做入瞳观测系统。

　　1.3视轴晃动检测光学系统

　　检测瞄准望远镜视轴的晃动量。采用两种方法检测视轴晃动:l)自准直反射镜法;2)基准平行光管法。

　　2瞄准望远镜设计要点

　　2.1光学参数和瞄准精度的关系

　　在内方位元素测试仪中，瞄准望远镜对航测相机网格板上的十字丝刻线进行瞄准，测量网格板上每一个十字丝的高低角和方位角。瞄准望远镜的光学参数，根据瞄准精度均方差0.3”的要求来确定，当瞄准望远镜转动0.3‘，时，刻线的象在CCD光敏面上移动l/2个象素(5协m)。则瞄准望远镜的焦距为

　　我们选用PULNIX公司的2/3英寸CCD摄象机，其光敏面的尺寸为8.361mmx6.391mm，对角线长10.488mm，则瞄准望远镜的视场为

　　2.2结构形式的确定

　　光学系统的焦距长达3，44Omm，一般结构因其尺寸太大无法满足结构设计的要求，所以瞄准望远镜采用远摄物镜形式。前后两组透镜光焦度的分配由以下方程求解:

　　2.3成象质量

　　在瞄准望远镜系统设计中，由于望远镜视场角很小，不用校正轴外象差，只需校正球差，彗差和轴向色差。前后组独立校正象差，这样系统的装配误差对成象质量影响较小。望远镜相对孔径和视场角都很小，但焦距很长，所以系统存在的象差主要是二级光谱色差。二级光谱色差只与焦距和材料有关，我们采用TF3玻璃来复消色差。后组负透镜采用特种火石玻璃在前冕牌玻璃在后的形式，后组负透镜的高级象差比较大，与前组正透镜的高级象差符号相反，这样整个系统的高级象差就比较小。