[发明专利]基于位置探测器的共分划面多光谱标靶

说明书

技术领域

本发明涉及的基于位置探测器(PSD)的共分划面多光谱标靶技 术，属于光电成像与测试技术领域，可广泛应用于光电成像系统的多 光轴一致性、有效作用距离、像倾斜及成像放大倍率等测量与校准中。

技术背景

许多光电观瞄和跟踪系统主要用于全天候侦察、制导、跟踪目标 等，通常由可见光观瞄、微光夜视、红外热像、激光测距等多光轴系 统组成，各分系统的光轴一致性是其重要的参数。多光轴一致性检校 系统是用于检验和校准上述光电观瞄和跟踪系统多光轴一致性的一种 精密检校装置，由准直物镜、分划板、光源及信号采集和处理系统等 组成。在多光谱的工作条件下，各类光电传感器工作在不同的光谱波 段上，检校系统需要定量鉴定多个光轴的偏差，用同一分划板进行多 光谱光轴的精密检测具有很高的难度。分划板是该装置的核心部件， 其设计、材料选取、照明方法将直接影响多光轴一致性的检测精度和 可靠性。

目前国内研究机构对多光谱光轴一致性的测量也提出了一些方 法，主要有：中国科学院西安光学精密机械研究所在《室内多波段光 轴一致性测试系统的设计》一文中提出的测量方法如图1所示，被测 设备放置于平行光管前，其中可见光设备直接瞄准焦面上的十字目标， 调整可见光设备使得可见光设备的十字丝中心和焦面的十字目标像重 合，以这一点作为基准和红外设备的十字中心像进行对比，即可得到 可见与红外设备之间的光轴偏差量；同时，该被测设备发出的激光光 斑通过多光谱分光镜成像在CCD电视上。此系统采用直径0.1mm的 铁镍铝合金丝作为十字瞄准目标，优点在于采用同一个十字分划丝可 以同时满足红外目标和可见光目标的要求，但该方法用于测量激光光 轴时，无法避免检测时更换十字分划线而产生的误差。这种方法所采 用的分划板不具有一致性，将引起测量系统失调，光路调整较困难， 加大了测量的随机误差。

长春光学精密机械学院在《多光谱光学系统光学平行性的调校和 检验方法探讨》一文中提出的测量方法如图2所示，为调校红外系统 和可见光系统的光轴平行性，采用既能透可见光又透红外光的熔石英 玻璃制成的棱镜系统。此系统的优点在于采用同一个十字分划丝能同 时测量可见光和近红外的光轴平行性，但熔石英玻璃无法检测远红外 光的光轴平行性。该方法没有提出测量激光发射靶光轴的方案，当测 量激光、可见光、红外分划标靶等多光轴一致性时，所采用的基准目 标十字分划标靶不具有一致性，将给系统引入测量误差，更换十字分 划标靶易受温度、气流、振动等环境状态因素的干扰，导致重复性差、 稳定性不好、精度低等不足。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在《强激光与红外光 学系统光轴平行性检测方法的探讨》一文中提出的测量方法如图3所 示，星点孔及可见光CCD摄像机均放置在光学准直系统的焦面上，测 量时照明星点孔，使其成像在可见光系统的视场中心。由激光测距机 发出的激光光束经过衰减片汇聚在可见光CCD摄像机上，通过测量激 光像点偏离可见光CCD摄像机中心的量，即得到激光测距机与可见光 系统的平行性误差。这种方法的优点在于被测可见光系统和红外系统 的通光口径是可调整的，减少了由于激光的发散角带来的测量误差。 但该方法利用星点孔作为对准目标，降低了测量精确性，无法将激光、 可见光、红外分划标靶完全统一，难以保证各标靶间的一致性，因而 存在测量校准精度不高、效率低、自动化程度低等不足。