光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)測試領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著紅外成像技術(shù)的快速發(fā)展，對紅外成像系統(tǒng)的要求越來越高，對其測試技術(shù) 的需求也更加迫切。由于紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)較大，紅外成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量 更容易受到壞境溫度變化的影響，所W光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)越來越受到光學(xué)設(shè)計(jì)人員的重 視。而目前國內(nèi)對紅外光學(xué)系統(tǒng)的測試方法還是主要停留在理論研究和計(jì)算機(jī)仿真階段， 測試的精度和置信度也相當(dāng)有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估系統(tǒng)及方法，通過測試被 測系統(tǒng)的離焦量、所成像點(diǎn)的大小、光斑能量分布等數(shù)據(jù)，而自動完成對光學(xué)系統(tǒng)的無熱化 設(shè)計(jì)效果評估，彌補(bǔ)了國內(nèi)空白。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估系統(tǒng)，包括：光源組件、平行光管組件、支撐平臺、紅 外顯微物鏡、探測器、移動平臺、高低溫箱、電動位移平臺、控制柜，其中： 所述光源組件與平行光管組件固定在移動平臺上，可隨移動平臺進(jìn)行軸向移動； 所述高低溫箱固定在支撐平臺上，高低溫箱內(nèi)放置被測光學(xué)系統(tǒng)； 所述紅外顯微物鏡和探測器固定在電動位移平臺上； 所述控制柜內(nèi)固定有測控系統(tǒng)和輸出組件； 所述光源組件發(fā)出的紅外光源經(jīng)平行光管準(zhǔn)直后，通過被測光學(xué)系統(tǒng)，會聚后成中間 像，由紅外顯微物鏡將其中間像成像在探測器焦平面上，探測器將落在其上的光能量轉(zhuǎn)化 為電信號送至控制柜內(nèi)。
[0005] -種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估的方法，包括如下步驟： 一、 在常溫下將被測光學(xué)系統(tǒng)裝配在位于高低溫箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)件上，調(diào)整被測光學(xué)系統(tǒng) 的高度使其光軸和平行光管組件的光軸對準(zhǔn)平行，調(diào)整被測光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)零件之間的 間隔使其滿足設(shè)計(jì)要求，將可光源組件設(shè)定在預(yù)定溫度并待溫度穩(wěn)定，粗調(diào)移動平臺，使紅 外顯微物鏡的工作面與被測光學(xué)系統(tǒng)的焦平面大致重合； 二、 由光源組件提供一個(gè)紅外點(diǎn)光源，點(diǎn)光源經(jīng)平行光管組件之后變?yōu)槠叫泄?，平行?經(jīng)被測光學(xué)系統(tǒng)匯聚和紅外顯微物鏡引出、放大后到達(dá)探測器敏感面，探測器將落在其上 的光能量轉(zhuǎn)化為電信號，并送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用控制系統(tǒng)控制電動位移 平臺移動，使紅外顯微物鏡的工作面與被測光學(xué)系統(tǒng)的焦面重合，得到所需的像點(diǎn)大小、像 點(diǎn)形狀及能量分布數(shù)據(jù)，記錄在常溫下測量得到的數(shù)據(jù)備用； H、對常溫下的成像質(zhì)量測試完畢后，保持目標(biāo)源的溫度和大小不變，同時(shí)改變高低溫 箱的環(huán)境溫度，使被測光學(xué)系統(tǒng)處于一定的高低溫環(huán)境； 四、 待被測光學(xué)系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定后，向電動位移平臺施加信號，使紅外顯微物鏡與探測 器焦平面相對位置不變，控制紅外顯微物鏡和探測器的軸向移動，直到探測器輸出的信號 由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判定為最佳像面，當(dāng)系統(tǒng)自動調(diào)焦完成后，紅外顯微物鏡和探測器偏離零 位，有一定的偏移量么言； 五、 此偏移量即是在設(shè)定溫度下被測光學(xué)系統(tǒng)的離焦量，記錄Ay和此時(shí)像點(diǎn)大小、像 點(diǎn)形狀及能量分布數(shù)據(jù)，比較在常溫下測量得到的數(shù)據(jù)，即可知道被測光學(xué)系統(tǒng)無熱化的 設(shè)計(jì)效果。
[0006] 本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評估裝置，是為評估光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì) 結(jié)果而研制的，通過高低溫箱模擬不同的溫度環(huán)境，測試光學(xué)系統(tǒng)在不同溫度下的成像質(zhì) 量，從而對光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果做出評價(jià)。系統(tǒng)的測試對象是無熱化設(shè)計(jì)后的光學(xué)系 統(tǒng)，測試內(nèi)容為光學(xué)系統(tǒng)在不同環(huán)境溫度下的成像質(zhì)量。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)所在的環(huán)境溫度變化 時(shí)，設(shè)備可W測出光學(xué)系統(tǒng)的像點(diǎn)大小W及光斑能量分布的變化，從而對光學(xué)系統(tǒng)的無熱 化設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評估，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
【附圖說明】
[0007] 圖1為光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)評估方法原理框圖； 圖2為光學(xué)系統(tǒng)無熱化評估設(shè)備的結(jié)構(gòu)主視圖； 圖3為光學(xué)系統(tǒng)無熱化評估設(shè)備的結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖中；1-光源組件、2-平行光管組件、3-支撐平臺、4-紅外顯微物鏡、5-探測器、6-移 動平臺、7-高低溫箱、8-電動位移平臺、9-控制柜、10-被測光學(xué)系統(tǒng)、11-信號處理電路組 件、12-計(jì)算機(jī)、13-輸出組件。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0009]
【具體實(shí)施方式】一；如圖2和3所示，本實(shí)施方式提供的光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計(jì)效果評 估系統(tǒng)由光源組件1、平行光管組件2、支撐平臺3、紅外顯微物鏡4、探測器5、移動平臺6、 高低溫箱7、電動位移平臺8、控制柜9構(gòu)成，其中： 所述光源組件1與平行光管組件2固定在移動平臺6上，可隨移動平臺6進(jìn)行軸向移 動； 所述高低溫箱7固定在支撐平臺3上，高低溫箱7內(nèi)放置被測光學(xué)系統(tǒng)10 ; 所述紅外顯微物鏡4和探測器5固定在電動位移平臺8上； 所述控制柜9內(nèi)固定有測控系統(tǒng)和輸出組件； 所述光源組件1發(fā)出的紅外光源經(jīng)平行光管2準(zhǔn)直后，通過被測光學(xué)系統(tǒng)，會聚后成中 間像，由紅外顯微物鏡4將其中間像成像在探測器5焦平面上，探測器5將落在其上的光能 量轉(zhuǎn)化為電信號并送至控制柜內(nèi)，完成測試。
[0010] 本實(shí)施方式中，所述光源組件1由紅外光源和光闊盤組成，光闊盤位于紅外光源 與平行光管之間，用于實(shí)現(xiàn)不同大小的的紅外點(diǎn)光源。
[0011] 本實(shí)施方式中，所述紅外光源采用可控溫黑體，溫度范圍為50?loocrc。
[001引 本實(shí)施方式中，所述光欄盤有直徑為1. 0mm、0. 5mm、2. 85mm、4. 93mm、0. 2mm和 0. 1mm的光欄孔，精度5%，另有2個(gè)備用盲孔。光闊孔與備用盲孔共8個(gè)孔呈軸對稱等 間距分布在光闊盤上，可通過轉(zhuǎn)動光欄盤更換光欄孔，光欄孔相對焦點(diǎn)的重復(fù)定位精度 ±0. 1mm。本實(shí)施方式中，所述移動平臺6為本設(shè)備提供離焦功能，調(diào)焦范圍±30mm，移動精 度0. 01mm,并顯不刻度值。
[0013] 本實(shí)施方式中，所述平行光管組件的焦距適用范圍為lOO-lOOOmm。
[0014] 本實(shí)施方式中，所述平行光管組件采取消雜散光的封閉式結(jié)構(gòu)。
[0015] 本實(shí)施方式中，所述紅外顯微物鏡在整個(gè)視場范圍內(nèi)像方波面變形PV值 <>/ 5 (7,二4. |Ura)，不允許存在漸暈和像面彎曲。
[0016] 本實(shí)施方式中，所述探測器置于紅外顯微物鏡的焦平面處。
[0017] 本實(shí)施方式中，所述移動平臺要求不變形、減震，并避免帶磁或磁感應(yīng)；測控系統(tǒng) 和輸出組件的支撐平臺集成在控制柜里。
[0018