一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统，涉及传函及透射比测量光学系统领域，被测镜头放入温箱中，实现

【技术实现步骤摘要】
一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统


[0001]本专利技术属于传函及透射比测量光学系统
，更具体地，涉及一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统。

技术介绍

[0002]光学传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)，能够定量反映光学系统孔径、光谱成分以及像差大小所引起的综合效果，可以根据设计结果直接计算，可以进行精确客观的直接测量，能够有效对光学系统所成图像的质量进行综合表达，因此被公认为现代光学系统像质评价的重要指标。光学系统工作于外部恶劣环境时，环境温度变化将引起光学系统的材料折射率变化、光学与结构件热胀冷缩，进而导致系统焦距变化、像面位移(离焦)、成像质量恶化等。这种光学系统的热不稳定性主要是由于光学材料的热稳定性较差，多数光学材料的折射率随温度变化明显。因此，对高低温条件下镜头的成像质量进行精确测试，有助于定量评价镜头的高低温成像性能，对镜头的环境适应性进行客观评估。
[0003]高低温环境下(尤其是高温条件)，传感器的光学窗口材料透射性能会出现不同程度的变化，进而影响系统的成像质量与响应灵敏度，导致重要战术指标降低。在导弹高速飞行过程中，由于强烈的摩擦原因，会产生高温效应。如导弹速度达到3马赫时，在10km高空温度达到350℃。随着导弹头部温度的急速提升，其传感器的光学窗口材料的吸收系数会加大，导致透射比衰减。因此，对高低温条件下光学窗口的透射比进行定量测试，获取准确数据，可以充分衡量对比不同光学窗口材料的差异，从而优选最适合的窗口材料。这对于应用于导弹及激光制导的新一代电视与红外传感器尤其重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统，能够测量可见光波段及中波红外波段镜头在高低温下的传递函数，能对光学系统在高低温下的成像质量进行评价；能够测量可见光波段及中波红外波段窗口在高低温下的透过率，能对窗口在高低温下的透过率进行评价。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统，包括如下组件：准直光学系统、高低温箱入射窗、高低温箱出射窗、高低温箱本体、可见光像分析器光学系统、红外像分析器光学系统、切换镜、折转镜、高温箱入射窗、高温箱出射窗、高温箱本体、可见光积分球、红外积分球及可见光中继光学系统；
[0006]所述准直光学系统用于将靶标准直，模拟无穷远目标，并提供透射比光源能量，光源能够直接通过所述高低温箱入射窗进入所述高低温箱本体，或者，通过所述切换镜切入光路，将所述准直系统发出的光通过所述折转镜折转到所述高温箱入射窗，进而通过所述高温箱入射窗进入所述高温箱本体内；
[0007]所述高低温箱入射窗、所述高低温箱出射窗及所述高低温箱本体组成第一密闭空间，所述高温箱入射窗、所述高温箱出射窗及所述高温箱本体组成第二密闭空间，所述第一
密闭空间及所述第二密闭空间用于保证被测镜头和被测窗口的温度稳定在需要测试的值；
[0008]所述可见光像分析器光学系统采用宽光谱平场复消色差显微镜，良好的像质保证了测试精度；
[0009]所述红外像分析器光学系统采用二次成像红外中继镜，将被测像点引出高低温箱，扫描刀口放置在一次像面上，实现高低温箱出射窗外像点扫描；
[0010]所述可见光中继光学系统采用一次成像有限共轭光学系统；
[0011]所述可见光积分球和所述红外积分球将高低温箱及高温箱出射的光变成朗伯光源，分别通过所述可见光中继光学系统及所述红外像分析器光学系统成像在点源探测器上；
[0012]通过不同组件的组合，完成高低温下在可见光波段和中波红外波段传递函数的测试，以及高低温和高温下在可见光波段和中波红外波段光学窗口透射比的测试。
[0013]在一些可选的实施方案中，所述准直系统包括主镜和次镜，主镜为离轴抛面镜，次镜为平面镜，光源出射的光经过次镜反射后进入主镜。
[0014]在一些可选的实施方案中，所述高低温箱入射窗、所述高低温箱出射窗、所述高温箱入射窗及所述高温箱出射窗均采用双层蓝宝石材料，保证温度变化窗口不产生形变，蓝宝石晶向与工作面间夹角小于1
°
。
[0015]在一些可选的实施方案中，所述高低温箱入射窗与所述高低温箱出射窗之间为真空状态，所述高温箱入射窗及所述高温箱出射窗之间为真空状态。
[0016]在一些可选的实施方案中，所述被测镜头包括可见光标准镜光学系统和红外标准镜光学系统，所述被测窗口包括可见光被测窗口和红外被测窗口。
[0017]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、高低温箱入射窗、可见光标准镜光学系统、高低温箱出射窗及可见光像分析器光学系统，完成高低温下可见光标准镜光学系统传递函数测试。
[0018]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、高低温箱入射窗、红外标准镜光学系统、高低温箱出射窗及红外像分析器光学系统，完成高低温下红外标准镜光学系统传递函数测试。
[0019]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、高低温箱入射窗、可见光被测窗口、高低温箱出射窗、可见光积分球及可见光中继光学系统，完成高低温下可见光被测窗口透过率测试。
[0020]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、高低温箱入射窗、红外被测窗口、高低温箱出射窗、红外积分球及红外像分析器光学系统，完成高低温下红外被测窗口透过率测试。
[0021]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、切换镜、折转镜、高温箱入射窗、可见光被测窗口、高温箱出射窗、可见光积分球及可见光中继光学系统，完成高温下可见光被测窗口透过率测试。
[0022]在一些可选的实施方案中，采用准直系统、切换镜、折转镜、高温箱入射窗、红外被测窗口、高温箱出射窗、红外积分球及红外像分析器光学系统，完成高温下红外被测窗口透过率测试。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有
益效果：
[0024]能够测量可见光波段及中波红外波段镜头在高低温下的传递函数，能对光学系统在高低温下的成像质量进行评价。能够测量可见光波段及中波红外波段窗口在高低温下的透过率，能对窗口在高低温下的透过率进行评价。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的一种光学系统示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的一种高低温下可见光标准镜光学系统传递函数测试示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例提供的一种高低温下红外标准镜光学系统传递函数测试示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例提供的一种高低温下可见光被测窗口透过率测试示意图；
[0029]图5是本专利技术实施例提供的一种高低温下红外被测窗口透过率测试示意图；
[0030]图6是本专利技术实施例提供的一种高温下可见光被测窗口透过率测试示意图；
[0031]图7是本专利技术实施例提供的一种高温下红外被测窗口透过率测试示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低温镜头传递函数与窗口透射比测试光学系统，其特征在于，包括如下组件：准直光学系统、高低温箱入射窗、高低温箱出射窗、高低温箱本体、可见光像分析器光学系统、红外像分析器光学系统、切换镜、折转镜、高温箱入射窗、高温箱出射窗、高温箱本体、可见光积分球、红外积分球及可见光中继光学系统；所述准直光学系统用于将靶标准直，模拟无穷远目标，并提供透射比光源能量，光源能够直接通过所述高低温箱入射窗进入所述高低温箱本体，或者，通过所述切换镜切入光路，将所述准直系统发出的光通过所述折转镜折转到所述高温箱入射窗，进而通过所述高温箱入射窗进入所述高温箱本体内；所述高低温箱入射窗、所述高低温箱出射窗及所述高低温箱本体组成第一密闭空间，所述高温箱入射窗、所述高温箱出射窗及所述高温箱本体组成第二密闭空间，所述第一密闭空间及所述第二密闭空间用于保证被测镜头和被测窗口的温度稳定在需要测试的值；所述可见光像分析器光学系统采用宽光谱平场复消色差显微镜；所述红外像分析器光学系统采用二次成像红外中继镜，将被测像点引出高低温箱，扫描刀口放置在一次像面上，实现高低温箱出射窗外像点扫描；所述可见光中继光学系统采用一次成像有限共轭光学系统；所述可见光积分球和所述红外积分球将高低温箱及高温箱出射的光变成朗伯光源，分别通过所述可见光中继光学系统及所述红外像分析器光学系统成像在点源探测器上；通过不同组件的组合，完成高低温下在可见光波段和中波红外波段传递函数的测试，以及高低温和高温下在可见光波段和中波红外波段光学窗口透射比的测试。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高低温箱入射窗、所述高低温箱出射窗、所述高温箱入射窗及所述高温箱出射窗均采用双层蓝宝石材料，蓝宝石晶向...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱广亮，熊涛，肖恒兵，李彪，张涵，张俊，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：