空间相机光电系统综合测试平台技术方案

本专利公开了一种空间相机光电系统综合测试平台，包括平行光管，光源和靶标组件，水平和竖直两维平移台，方位和俯仰两维转台。被测空间相机安装在方位俯仰两维转台上，平行光管安装在水平竖直两维平移台上，平移台和转台的每个运动轴带有位移测量装置。调节转台的方位俯仰角度和平移台竖直水平位置的组合，使被测空间相机当前视场的通光孔径与平行光管的通光孔径对准。光源和靶标组件安装在平行光管焦面上，经过平行光管的扩束准直产生测试波前，输入被测空间相机的光电系统。本专利通过被测空间相机的转角和平行光管的位置之间的定量化解耦调节，降低了测试工装和设备的复杂度，在此平台上可实现空间相机光电系统各项参数的装调测试。的装调测试。的装调测试。

【技术实现步骤摘要】
空间相机光电系统综合测试平台


[0001]本专利属于光学测试领域，涉及一种用于空间相机等光电遥感仪器或成像仪器及其光电系统的测试平台布局和实现。

技术介绍

[0002]为了保证空间相机能够实现预定的各项功能和性能，需要对空间相机光电系统或光学系统进行详细的装调和测试，包括焦距、视场角、角分辨率、杂散光、畸变等多项参数。
[0003]随着相关技术的进步，空间相机的各项技术指标显著提升，其光学口径可以达1m量级甚至更大，焦距在1～2m及以上量级，对应的装调测试精度和测试项目要求也随之提高。
[0004]平行光管作为空间相机装调测试的基准，其通光口径必须大于被测相机的通光孔径，满足被测相机单个或多个瞬时视场的全口径覆盖，但是平行光管的视场角有限，通常被测相机的视场角远大于平行光管的视场角，因此平行光管只能对被测相机的极小视场进行测试。
[0005]如果对被测空间相机的全视场或者整个探测器焦面进行测试，还需要用专门的工装设备进行处理。现有空间相机光电系统装调测试的设备和方法，都需要用复杂的工装设备对被测相机相对平行光管进行多维度的位置和角度调整。
[0006]无论是被测空间相机还是平行光管，在测试过程中进行复杂而又精细的整体位置和角度调整，由于被测空间相机和平行光管的体积和重量大，对应的测试工装和设备的技术难度大，增加空间相机装调测试工作的复杂性，对应调节机构的稳定度也难以保证，影响空间相机装调测试工作的精度。
[0007]现有商业化设备是以小口径的平行光管围绕被测相机进行测试，记录平行光管的角度，得到对应视场的测试结果。这种测试方式只适合桌面上较小口径镜头的测试，并且现有的商业化产品的口径、焦距、工作波段和调节范围有限，对高精度光电系统的测试能力受限。
[0008]针对空间相机的地面成像测试，CN114088359和CN114088358提出了一种测试系统，用场景仿真设备作为目标源，目标源照射到旋转扫描光学系统模拟地球自转，然后通过旋转扫描光学系统引入平行光管的焦面，再经过平行光管的准直扩束，产生测试波前，最后空间相机对其进行模拟成像。
[0009]针对空间相机的地面传递函数测试，CN111586402提出了一种静态传递函数测试系统，多种空间频率的栅格靶标安装在平行光管的靶面，被测相机接收不同频率的图像，低空间频率靶标计算物方调制度，截止频率的靶标计算像方调制度，利用物方调制度和像方调制度二者关系计算被测相机的静态传函。
[0010]以上述两例为代表的空间相机测试方法，都可以针对空间相机当前某一个视场进行全口径的测试。但是如果要对被测空间相机进行全视场测试，还需要被测相机相对平行光管进行精细的位置和角度调整，但现有技术途径都没有很好地解决大视场空间相机进行
全视场全口径测试的问题。
[0011]本专利对被测空间相机的两维转动和作为测试基准的平行光管两轴平移进行定量化解耦调节，实现一个通用的、多功能的空间相机光电系统综合测试平台，对大口径大视场的空间相机或其光学系统在一个工位进行全口径、全视场、多种技术指标的装调和测试。

技术实现思路

[0012]本专利的目的是解决空间相机光电系统测试工装设备复杂的问题，在一个工位完成空间相机光电系统的多项光学测试。
[0013]本专利的内容如下：
[0014]空间相机光电系统综合测试平台包括平行光管1、光源和靶标组件2、平移台竖直轴3和水平轴4、转台的俯仰轴5、方位轴6和探测器组件(8)；
[0015]被测空间相机7或其光电系统和探测器组件8安装在俯仰和方位二维转台俯仰轴5和发方位轴6上，平行光管1及光源和靶标组件2安装在竖直和水平两维平移台竖直轴3和水平轴4上；
[0016]调节平移台竖直轴3的位置和转台俯仰轴5的角度配合，用于被测空间相机或其光电系统竖直或俯仰方向的视场测试；
[0017]调节平移台水平轴4的位置和转台方位轴6的角度配合，用于被测空间相机或其光电系统水平或方位方向的视场测试；
[0018]平移台的竖直轴3、水平轴4和转台的俯仰轴5、方位轴6带有定量化的线位移和角位移测量和记录装置；
[0019]光源2
‑
1根据被测空间相机的工作波段进行选择，紫外波段选择汞灯，可见光波段使用卤灯，短波近红外和中长波红外波段采用黑体作为光源。
[0020]针对被测空间相机7的光电系统单独进行测试，被测空间相机或其光电系统的探测器组件8安装的焦面或焦面附近位置进行采样；
[0021]平行光管1是同轴或离轴光路形式。
[0022]靶标光源组件安装在平行光管的焦面；
[0023]靶标图形根据平行光管和被测空间相机的参数按照比例计算得到，靶标图形经过平行光管的准直扩束，产生测试波前，作为被测空间相机或其光电系统的输入；
[0024]平行光管的通光孔径要大于被测空间相机一个或多个瞬时视场的通光孔径，平行光管的焦距要数倍于被测空间相机的焦距；
[0025]调节转台的转角和平移台的位置组合，使空间相机当前被测视场的通光孔径与平行光管对准；
[0026]根据靶标种类的不同，可以对空间相机的最佳焦面、点扩散函数、线扩散函数、光学传递函数、角分辨率、视场角、焦距、畸变、杂散光、串扰等多种指标和参数进行装调和测试；
[0027]记录转台和平移台的角度和位置组合，可以进行快速准确的复现，具有重复性，便于反复进行测试。
[0028]基于上述技术特征和实现方法，本专利可以实现的技术效果如下：
[0029](a)简化了空间相机装调测试的工装设备复杂度，承载平行光管的导轨只负责平
移维度的调节，承载被测相机的转台只负责角度维度的调节；
[0030](b)通过两维平移导轨和二维方位俯仰转台的组合，可以在一个工位实现空间相机光电系统多种技术指标的全视场装调和测试；
[0031](c)定量化记录被测相机的转台转角和平行光管的平移位置，具有重复性，从而能够快速准确复现历次测试，便于空间相机进行迭代往复的装调和测试，同时保证测试的一致性；
[0032](d)通过安装在焦面附近位置的探测器，可以单独对空间相机的光学系统进行测试，直接测试空间相机光学系统的技术指标。
附图说明
[0033]图1是一种空间相机光电系统综合测试平台的结构示意图；
[0034]图2是靶标光源组件示意图
[0035]图3是单独进行水平方向一维视场测试的实施例；
[0036]图4是图3针对被测空间相机中心视场进行测试的综合测试平台俯视图；
[0037]图5是图3针对被测空间相机边缘视场进行测试的综合测试平台俯视图；
[0038]附图标记：1平行光管；2靶标和光源组件，2
‑
1是光源，2
‑
2是靶标；3竖直平移轴；4水平平移轴；5俯仰转轴；6方位转轴；7被测空间相机或其光电系统；8被测空间相机的探测器组件。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间相机光电系统综合测试平台，包括平行光管(1)、光源和靶标组件(2)、平移台竖直轴(3)和水平轴(4)、转台的俯仰轴(5)、方位轴(6)和探测器组件(8)；其特征在于：被测空间相机(7)或其光电系统和探测器组件(8)安装在俯仰和方位二维转台俯仰轴(5)和发方位轴(6)上，平行光管(1)及光源和靶标组件(2)安装在竖直和水平两维平移台竖直轴(3)和水平轴(4)上；调节平移台竖直轴(3)的位置和转台俯仰轴(5)的角度配合，用于被测空间相机或其光电系统竖直或俯仰方向的视场测试；调节平移台水平轴(4)的位置和转台...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东阁，陈洪达，董峰，郑列华，傅雨田，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：