探测相机焦面预置装置制造方法及图纸

为了解决现有探测相机焦面预置装置使用较为繁琐、效率低、无法实现真空环境下焦面预置的技术问题，本实用新型专利技术提供了一种探测相机焦面预置装置。本实用新型专利技术利用星模拟器、探测相机成像的共轭关系及两者之间的离焦量关系，将探测相机的离焦量转化为星模拟器的离焦量，通过分析星模拟器在不同离焦量下被探测相机采集的弥散斑图像，得到探测相机在不同离焦量下的成像特性，避免了探测相机焦面组件的运动，无需多次固定和调整探测相机焦面组件姿态，提高了测试效率；将探测相机置于真空罐内，利用本实用新型专利技术考核探测相机在真空条件下的弥散斑成像特性，能实现真空环境下焦面预置。

Detection camera focal plane preset device

In order to solve the technical problem that the focus surface preset device of the existing detection camera is more tedious, inefficient and unable to realize the preposition of the coke surface in the vacuum environment, the utility model provides a preposition device for the focus surface of a detection camera. The utility model uses the conjugate relation of the star simulator, the detection camera imaging and the relation of the defocus between the two, and transforms the defocus quantity of the detection camera into the defocus quantity of the star simulator. By analyzing the scattered speckle images collected by the satellite simulator under the different defocus quantity, the detection camera is obtained under the different defocus quantity. The imaging characteristic avoids the motion of the focus surface component of the camera, and does not need to fix and adjust the attitude of the focus surface component of the detection camera, and improve the test efficiency. The detection camera is placed in the vacuum tank, and the imaging characteristic of the diffuse spot of the detection camera under the vacuum condition is examined by the utility model, and the focal plane in the vacuum environment can be realized. Set.

【技术实现步骤摘要】
探测相机焦面预置装置
本技术属于光电测试领域，涉及一种探测相机焦面预置装置。
技术介绍
探测相机是指搭载于卫星、飞船和空间站平台上，用于空间目标观测、平台自身姿态测定，以及主要针对点目标成像的光电探测设备，该类设备主要由光学系统和面阵探测器组成。焦面预置是指将面阵探测器放置固定于探测相机光学系统的焦面，面阵探测器采集光学系统在其焦面附近的能量分布，分析此能量分布，得到其弥散斑大小，所述弥散斑大小随着面阵探测器与光学系统焦面的距离而变化。为了保证足够的定位精度，需要弥散斑能够分布于一定区域，一般认为弥散斑的能量分布应符合高斯分布；考虑能量守恒，弥散斑能量分布太大会造成其峰值响应的急剧下降，而峰值响应一般要求不低于探测器空间噪声的5倍，才能保证星点被有效识别，从而降低虚警率；故此，需要得到探测相机弥散斑的成像特性，并将面阵探测器调整至探测相机光学系统(即探测相机镜头)合适的焦面位置，即完成探测相机焦面预置。同时，考虑探测相机的实际工作环境，需要在地面真空环境试验中验证其探测器所处焦面的合理性，故焦面预置还应包括真空环境下的焦面预置。现有的相机焦面预置方法，需要调整探测相机焦面组件到探测相机光学系统的距离，每次调整探测相机焦面组件时需关掉探测相机电源，调整到位后需要重新固定探测相机焦面组件并重新调整其姿态，较为繁琐且效率低，且无法实现真空环境下的焦面预置。
技术实现思路
为了解决现有探测相机焦面预置方法较为繁琐、效率低、无法实现真空环境下焦面预置的技术问题，本技术提供了一种探测相机焦面预置装置。探测相机焦面预置装置，其特殊之处在于：包括星模拟器、二维转台、二维转台控制器和探测相机地检；星模拟器用于提供位于无穷远、满足待进行焦面预置的探测相机衍射成像的星点目标；所述星点目标的星等为所述探测相机实际工作时用于定位的星等；所述星模拟器的星点板的星点直径按照下述公式选取：d＝1.22λfcol/D；所述二维转台用于固定和放置所述探测相机，带动探测相机转动；所述二维转台控制器与二维转台相连，用于控制二维转台运动；所述探测相机地检与所述探测相机的面阵探测器相连，用于采集所述面阵探测器接收到的弥散斑图像。进一步地，上述星模拟器包括沿光路依次设置的积分球光源、星点板和星模拟器光学系统，其中，积分球光源的出射能量应满足下式：式中，E为星模拟器出口辐照度，单位W/m2；L为积分球光源出口处辐亮度，单位W/m2/Sr；fcol为星模拟器焦距，单位mm；d为星点板的星点直径，单位μm。进一步地，上述星模拟器的星点板设置在伸缩筒上，由伸缩筒带动沿积分球光源输出光路的光轴运动。进一步地，上述伸缩筒上设置有刻度，通过所述刻度可给出星模拟器的离焦量。与现有技术相比，本技术的优点：本技术利用星模拟器、探测相机成像的共轭关系及两者之间的离焦量关系，将探测相机的离焦量转化为星模拟器的离焦量，通过分析星模拟器在不同离焦量下被探测相机采集的弥散斑图像，得到探测相机在不同离焦量下的成像特性，该方法避免了探测相机焦面组件的运动，无需多次固定和调整探测相机焦面组件姿态，提高了测试效率；将探测相机置于真空罐内，采用本技术的方法，考核探测相机在真空条件下的弥散斑成像特性，能实现真空环境下焦面预置。附图说明图1是本技术探测相机焦面预置装置的结构示意图；图2是不同工况下的多项式拟合前的过焦曲线图和多项式拟合后的拟合过焦曲线图；图3为本技术计算弥散斑大小的流程图；图中标号：1-星模拟器；11-积分球光源；12-星点板；13-伸缩筒；14-星模拟器光学系统；2-探测相机；21-探测相机光学系统；22-面阵探测器；3-二维转台；4-二维转台控制器；5-探测相机地检。具体实施方式以下结合附图对本技术作详细说明。参见图1，本技术的探测相机焦面预置装置，包括星模拟器1、二维转台3、二维转台控制器4和探测相机地检5。星模拟器1用于提供位于无穷远、满足待进行焦面预置的探测相机衍射成像的星点目标，该星点目标的星等为所述待进行焦面预置的探测相机2实际工作时用于定位的星等；星模拟器1的光谱谱型应与被观测的星等目标谱型一致；星模拟器1提供的物与探测相机2接收所成的像共轭时，探测相机2所成的弥散斑最小。本实施例中，星模拟器1包括沿光路依次设置的积分球光源11、星点板12和星模拟器光学系统14，其中，积分球光源11的出射能量应满足探测相机对星模拟器的能量要求，即下述公式(2)；星点板12的星点直径d应根据中心波长、星模拟器焦距和探测相机光学系统入瞳确定；星点板设置在伸缩筒上，由伸缩筒带动沿积分球光源输出光路的光轴运动；伸缩筒上设置有刻度，通过该刻度可给出星模拟器的离焦量；在其他实施例中，也可通过其他方式给出星模拟器的离焦量。本技术星模拟器1的选型和设计可参考“弱光单星模拟器的设计与标定”，刘尚阔，薛勋，李坤，曹昆，赵建科，周艳，姚保利，《光学学报》，第37卷第10期，2017年10月。待进行焦面预置的探测相机2包括探测相机光学系统21和设置在探测相机光学系统焦面附近的探测相机焦面组件；探测相机焦面组件由面阵探测器22和机械连接固定结构(图中未示出)构成；探测相机光学系统21接收来自星模拟器1的光，并成像于探测相机光学系统焦面上，面阵探测器22探测星模拟器1的星点像对应的弥散斑图像；本技术将待进行焦面预置的探测相机2设置在二维转台3上，由二维转台3带动探测相机2转动，以便面阵探测器22获取探测相机不同视场下的弥散斑。二维转台控制器4与二维转台3相连，用于控制二维转台3运动。探测相机地检5与探测相机的面阵探测器22相连，用于采集面阵探测器22接收到的弥散斑图像。利用本技术探测相机焦面预置装置进行焦面预置的方法如下：步骤1：根据下述公式(1)选取星点板的星点直径；d＝1.22λfcol/D(1)式中，d为星点板的星点直径，单位μm；λ为探测相机响应的中心波长，单位μm；fcol为星模拟器焦距，单位mm；D为探测相机光学系统入瞳，单位mm。步骤2：利用高斯目镜和平面反射镜，将星模拟器1的星点板12置于星模拟器1的焦面。步骤3：将探测相机2固定于二维转台3上，并使其光学系统的入瞳置于二维转台3的转轴中心；步骤4：点亮积分球光源11，使探测相机光学系统21光轴与星模拟器1光轴穿轴；调整积分球光源11使积分球光源出口处辐亮度L、星模拟器1出口辐照度E满足下式；式中，E为星模拟器出口辐照度，单位W/m2；L为积分球光源出口处辐亮度，单位W/m2/Sr；若积分球光源过暗，则面阵探测器探测不到图像，若积分球光源过饱和，则会引起面阵探测器探测的图像失真，本技术调整积分球光源使其出口处辐亮度满足上式(2)可有效避免这两种情况发生。步骤5：打开探测相机2，利用探测相机地检5采集面阵探测器22接收到的弥散斑图像，根据弥散斑图像计算弥散斑大小，计算方法参见图3：(1)从弥散斑图像中手动截取包含弥散斑的区域；(2)以灰度最大的点为中心，最大概率覆盖弥散斑区域的像元数为边长，确定有效的弥散斑正方形区域；(3)在有效的弥散斑正方形区域内，递增选取阈值，不小于阈值的点参与二维各向同性高斯拟合，以该拟合结果与原始分布的相关度最大为判据，确定最佳背景预置B；(4)以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.探测相机焦面预置装置，其特征在于：包括星模拟器、二维转台、二维转台控制器和探测相机地检；星模拟器用于提供位于无穷远、满足待进行焦面预置的探测相机衍射成像的星点目标；所述星点目标的星等为所述探测相机实际工作时用于定位的星等；所述星模拟器的星点板的星点直径按照下述公式选取：d＝1.22λfcol/D；其中：λ为探测相机响应的中心波长，单位μm；fcol为星模拟器焦距，单位mm；D为探测相机光学系统入瞳，单位mm；所述二维转台用于固定和放置所述探测相机，带动探测相机转动；所述二维转台控制器与二维转台相连，用于控制二维转台运动；所述探测相机地检与所述探测相机的面阵探测器相连，用于采集所述面阵探测器接收到的弥散斑图像。

【技术特征摘要】
1.探测相机焦面预置装置，其特征在于：包括星模拟器、二维转台、二维转台控制器和探测相机地检；星模拟器用于提供位于无穷远、满足待进行焦面预置的探测相机衍射成像的星点目标；所述星点目标的星等为所述探测相机实际工作时用于定位的星等；所述星模拟器的星点板的星点直径按照下述公式选取：d＝1.22λfcol/D；其中：λ为探测相机响应的中心波长，单位μm；fcol为星模拟器焦距，单位mm；D为探测相机光学系统入瞳，单位mm；所述二维转台用于固定和放置所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤，薛勋，赵建科，刘尚阔，曹昆，李晶，王争锋，鄂可伟，昌明，宋琦，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61