一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置与测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置与测量方法。其测量装置包括小F数点光源会聚光源组件和高精密位置调整系统。测试过程中，固定大规模拼接探测器不动，开启大规模拼接探测器并进行信号实时监测，调整光源组件位置，使光源会聚于探测器焦平面的预定的视场位置，并精细调整位置将其在探测器上的响应信号达到最大，记录此时高精度位置调整系统的位置坐标，之后调整至探测器焦平面下一个视场位置点如是操作与记录，直至光源组件位置遍历覆盖探测器焦平面全视场范围，之后对高精度位置调整系统的位置坐标进行平面拟合处理，进而得到探测器焦平面的光敏面平面度。该方法原理简单、易操作。

A Planarity Measuring Device and Method for Large Scale Spliced Focal Plane Detector

The invention discloses a flatness measuring device and a measuring method of a large-scale spliced focal plane detector. The measuring device includes a small F number point light source convergent light source assembly and a high precision position adjustment system. During the testing process, the large-scale stitching detector is fixed, the large-scale stitching detector is opened and the signal is monitored in real time. The position of the light source component is adjusted so that the light source can focus on the predetermined field of view position of the detector focal plane, and the response signal of the light source on the detector is maximized by fine adjustment of the position. At this time, the position coordinates of the system are adjusted by recording the high-precision position. The position of the focal plane of the detector is recorded and operated until the position of the light source component traverses the entire field of view of the detector focal plane. Then the position coordinates of the high-precision position adjustment system are planar fitted to obtain the photosensitive plane flatness of the detector focal plane. This method is simple in principle and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置与测量方法
本专利技术属于光学检测领域，提供一种大规模拼接焦平面探测器测量装置与测量方法。
技术介绍
一方面是空间大视场高分辨相机的应用需求，一方面是超大规模焦面探测器研制技术瓶颈，为了解决这对矛盾，出现了大规模焦平面的拼接方案，即将多个大规模焦面探测器进行拼接，实现更大规模的焦平面探测器，比如4块2K×2K的探测器拼接得到1块8K×8K的探测器，但是在拼接过程中难以做到多个探测器光敏面在同一个平面上，特别是对于需要低温制冷后才能工作的大规模探测器，在常温常压下进行拼接测试，经过真空低温制冷后拼接平面会发生形变，进而影响了大规模拼接探测器的光敏面平面度，而且在真空低温环境下难以采用接触测量设备实施测量。本专利技术提供一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置与测量方法，利用探测器本身的光信号响应能力，对放在其前方的具有高精密位置调整系统的小F数点光源会聚光源组件位置进行检测，通过记录小F数点光源会聚光源组件高精度位置，反演推算大规模拼接焦平面探测器的光敏面平面度，具有非接触测量、测量范围大、使用范围广，测试原理简单，易操作的优点。
技术实现思路
本专利技术公开一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置与测量方法，利用探测器本身的光信号响应能力，对放在其前方的具有高精密位置调整系统的小F数点光源会聚光源组件焦点位置进行响应与反馈，通过高精密位置调整系统记录小F数点光源会聚光源组件的位置，进而反演推算大规模拼接焦平面探测器的光敏面平面度，从而完成大规模拼接焦平面探测器的光敏面平面度测量的目的，具体特征主要表现在以下几个方面：1)大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置包括小F数点光源会聚光源组件和高精密位置调整系统，其中，光源组件的工作谱段覆盖预定检测的焦平面探测器响应谱段；光源组件的后工作距满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求，光源组件采用针孔靶标在其焦面位置光束汇聚为光点源，点光源的尺度与焦平面探测器像元尺度大小相当；高精密位置调整系统与小F数点光源会聚光源组件刚性固定链接，且高精度位置调整系统的位置测量精度满足满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求；2)测量前，大规模拼接焦平面探测器与大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置对接，且使小F数点光源会聚光源组件焦点达到大规模拼接焦平面探测器感光面位置；3)测试过程中，固定大规模拼接探测器不动，开启大规模拼接探测器并进行信号实时监测，调整光源组件位置，使光源焦点会聚于探测器焦平面的预定的视场位置，并精细调整位置将其在探测器上的响应信号达到最大，并记录此时高精度位置调整系统的位置坐标，之后调整至探测器焦平面下一个视场位置点如是操作与记录，直至光源组件位置遍历覆盖探测器焦平面全视场范围，之后对高精度位置调整系统的位置坐标进行平面拟合处理，进而得到探测器焦平面的光敏面平面度。该方法原理简单、易操作。附图说明图1：焦平面探测器平面度测量方法示意图。图2：超大规模红外探测器平面度测量方法示意图。图3：超大规模红外探测器平面度测量数据。图4：超大规模红外探测器平面度偏差。具体实施方式针对某大规模拼接中波红外探测器进行光敏面平面度进行实测。红外探测器工作波段为中波红外波段，工作温度为90K，拼接规模为16个512×1子模块依按照品字形依次排列拼接，常温大气环境下拼接于安装基板，并封装于杜瓦内，探测器光敏面前杜瓦壁上安装具有透工作谱段，且大小覆盖且超出探测器光敏面尺寸的杜瓦窗口，如图2所示。按照上述测量方法将装配完好且抽好真空的探测器杜瓦组件固定于测试工位上，其前方放置大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置，光源组件的工作波段满足探测器的响应需求，且后工作距满足杜瓦窗口到探测器光敏面的距离要求。将探测器杜瓦组件制冷至探测器组件的工作温度，开启红外探测器并进行信号实时监测，调整高精度位置调整系统，使光源组件汇聚的点光源会聚于探测器焦平面的预定的视场位置，精细调整位置将其在探测器上的响应信号达到最大，记录此时高精度位置调整系统的位置坐标，之后调整高精度位置调整系统，光源组件汇聚的点光源至探测器焦平面下一个视场位置点如是操作与记录，直至光源组件位置遍历覆盖探测器焦平面全视场范围，测量数据值如图3所示，之后对高精度位置调整系统的位置坐标进行平面拟合处理，进而计算得到探测器焦平面的光敏面平面度如图4所示，平面度最大偏差为0.056mm，平均偏差0.012mm。该方法的测试精度约为0.01mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置，包括小F数点光源会聚光源组件和高精密位置调整系统，其特征在于：所述的大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置中光源组件的工作谱段覆盖预定检测的焦平面探测器响应谱段；光源组件的后工作距满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求；高精密位置调整系统与小F数点光源会聚光源组件刚性固定链接，且高精度位置调整系统的位置测量精度满足满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求。

【技术特征摘要】
1.一种大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置，包括小F数点光源会聚光源组件和高精密位置调整系统，其特征在于：所述的大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置中光源组件的工作谱段覆盖预定检测的焦平面探测器响应谱段；光源组件的后工作距满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求；高精密位置调整系统与小F数点光源会聚光源组件刚性固定链接，且高精度位置调整系统的位置测量精度满足满足大规模拼接焦平面探测器平面度测量需求。2.一种基于权利要求1所述的大规模拼接焦平面探测器平面度测量装置的测量方法，其特征在于方法如下：测量前，大规模拼接焦平面探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙胜利，于清华，陈凡胜，林长青，林加木，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31