[发明专利]一种分口径光轴校准装置、方法及应用

说明书

本发明一种分口径光轴校准装置、方法及应用，属于光电探测系统光轴校准技术领域；包括抛物镜、次镜、靶板和复合光源，抛物镜和次镜采用离轴设计，并通过结构支撑件固定，共同组成校轴装置的光学光管；靶板位于光学镜头焦面位置，复合光源位于靶板后，紧贴靶板设置。靶板通过其表面的激光红外光学转换材料实现吸收和转化，形成红外可观测的目标点；并在靶板中心雕刻圆形通孔，圆孔周围雕刻满天星或四杆靶图案，作为校轴装置基准；能够对激光像斑进行匀化，减小光束质量差造成的光轴一致性校准偏差；本发明的双离轴共面光学设计，装调简易。具备小型化、轻量化特点，可满足光电载荷平台在线校轴和维护地面校准的使用需求。

技术领域

本发明属于光电探测系统光轴校准技术领域，具体涉及一种分口径光轴校准装置、方法及应用。

背景技术

随着光电探测技术的不断发展，激光测距和红外成像等多功能集成的光电探测系统广泛应用在各种现代化武器装备平台。如机载光电雷达、光电吊舱、车载光电瞄准装备等。在现代军用光电武器装备中，一般都包含有红外、激光等多个光学通道，能够完成对目标的搜索、探测、识别、观察、瞄准和激光照射等功能。在军事应用中由于温度变化，平台振动等因素的影响，光电探测系统的各光学通道瞄准线会产生变化，引起光轴偏差和瞄准误差。因此，不仅需要在地面维护过程中对光轴一致性进行检测，同时需要在平台使用过程实时进行光轴一致性校准。

光电探测设备往往包含多个分立的光学通道，例如美国L-3Wescam公司MX系列光电产品、以色列Spectro XR光电转塔等等，同时对各光学通道光轴校准存在一定困难，所需的校轴装置体积巨大，很难随平台实时工作。如何以小的体积代价实现分立口径的光轴校准是目前面临的首要难题。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种分口径光轴校准装置、方法及应用，装置中的抛物镜和次镜采用离轴设计，共同组成校轴装置的光学光管；复合光源设置于靶板后端面，作为校轴系统的光源；具备校准精度高、全波段、小型化、易装调、消热差等特点，是光电探测设备地面维护和平台实时校准的有效途径。

本发明的技术方案是：一种分口径光轴校准装置，其特征在于：包括抛物镜1、次镜2、靶板3和复合光源4，所述抛物镜1和次镜2采用离轴设计，并通过结构支撑件固定，共同组成校轴装置的光学光管；靶板3位于光学镜头焦面位置，复合光源4位于靶板3后，紧贴靶板3设置。

本发明的进一步技术方案是：所述次镜2不得遮挡位于其两侧的被测光电产品的光学口径。

本发明的进一步技术方案是：所述抛物镜1、次镜2与其结构支撑件为相同金属材料。

本发明的进一步技术方案是：所述靶板3作为测试系统基准，采用圆形或方形的薄金属片，厚度≤3mm；其表面喷涂激光红外光学转换材料，能够将激光照射的能量进行吸收转换，形成红外可观测的点圆像；

所述靶板3中心雕刻圆形通孔，作为校轴装置的零位基准；通孔直径D尺寸区间需满足:

其中，f_校轴装置为校轴装置光学焦距，f_被测产品被测产品红外光学焦距，M为被测产品红外探测器像元尺寸。

本发明的进一步技术方案是：所述靶板3的最优厚度为1±0.3mm。

本发明的进一步技术方案是：所述激光红外光学转换材料为是酚醛树脂或聚酰亚胺。

本发明的进一步技术方案是：所述靶板3的圆孔周围雕刻满天星或四杆靶图案，用于被测产品与校轴装置的粗对准。

本发明的进一步技术方案是：所述复合光源4具备热致发光功能，能够辐射0.4μm-14μm宽谱光波；作为校轴系统的光源，通过照射所述靶板3形成点像或满天星、四杆靶图案，作为校轴装置基准。