[发明专利]焦距测量和焦面位置校准的装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种焦距测量和焦面位置校准的装置、系统及方法，该系统包括装置及热真空试验设备，装置包括：激光测距装置、分束镜、目标靶板、照明光源、电控平移台、驱动控制器和控制器。当进行焦距测量和焦面位置校准时，利用激光测距技术和等光程分光手段，在模拟太空的低温和低气压条件下，实时对牛顿式反射式准直系统的焦距进行测量，并计算得到相对应的目标焦面位置，根据当前焦面位置和目标焦面位置的差值计算得到电控平移台的移动距离，并通过数据接口将移动距离作为驱动指令发送至驱动控制器，通过驱动控制器控制电控平移，在牛顿式反射式准直系统的焦面移动至目标焦面位置，实现对当前焦面位置的校准。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，更具体的说，涉及一种焦距测量和焦面位置校准的装置、系统及方法。

背景技术

空间光学遥感器作为空间飞行器所搭载的一种光学有效载荷，主要对地成像并将图像数据传输给指控中心。但是，由于空间为低温低气压环境，因此使得空间光学遥感器在空间的成像质量和地面成像质量不一致，所以需要在地面条件下通过热光学试验对空间光学遥感器的成像质量进行测试。目前，一般采用热真空试验设备和牛顿式反射式准直系统配合的方式对空间光学遥感器的成像质量进行测试。

空间光学遥感器测试所需的牛顿式反射式准直系统与普通准直系统(也称平行光管)有较大区别。牛顿式反射式准直系统整体拥有较好的框架外壳，但在光学试验条件下，该框架外壳会由于压力、温度等一系列原因而产生形变，加上牛顿式反射式准直系统的框架外壳相对较长，由此引起的形变被放大，导致在光学试验条件下，牛顿式反射式准直系统的焦距和焦面位置与理论有很大的差别，这种差别会导致对空间光学遥感器的成像质量测试存在较大误差。因此，如何在试验过程中获取牛顿式反射式准直系统的焦距和焦面位置成为空间光学遥感器地面热光学试验过程的主要任务之一。

目前，牛顿式反射式准直系统的焦距测量和焦面位置校验是在常温状态下进行的，然后再通过理论计算，利用调焦系统获得低温和低气压下的清晰成像，实现对牛顿式反射式准直系统的焦距和焦面位置的测试。这种方式虽然简单易行，但通过理论计算获得的试验数据和实际情况存在差别，这种差别在牛顿式反射式准直系统焦距较短的情况下不明显，但随着空间光学遥感器功能的不断提升，所需的牛顿式反射式准直系统的焦距越来越长，使得传统方案测得的理论数据和实际数据的差别越来越明显。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种焦距测量和焦面位置校准的装置、系统及方法，以实现在模拟太空的低温和低气压条件下对牛顿式反射式准直系统的焦距进行测量以及对焦面位置进行校验。

一种焦距测量和焦面位置校准的装置，用于对被测牛顿式反射式准直系统的焦距进行测量以及对焦面位置进行校准，所述被测牛顿式反射式准直系统包括：牛顿式反射式准直系统外框架、牛顿式反射式准直系统次境和牛顿式反射式准直系统主镜，所述装置包括：激光测距装置、分束镜、目标靶板、照明光源、电控平移台、驱动控制器和控制器；

所述激光测距装置用于测量等效焦面位置到所述牛顿式反射式准直系统主镜的距离；

所述分束镜具有第一接口、第二接口和第三接口，所述第三接口的位置分别与所述第一接口的位置、所述第三接口的位置成90度正交；所述第一接口用于与所述牛顿式反射式准直系统外框架连接，所述第二接口与所述激光测距装置连接，所述第三接口与所述电控平移台的底板相连接；

所述目标靶板和所述照明光源均设置在所述电控平移台的可移动部分，且所述照明光源放置在能够将所述目标靶板全部照亮且各个位置受光均匀的位置，所述目标靶板用于为所述被测牛顿式反射式准直系统的焦面提供测试所用图案；