[发明专利]光学系统无热化设计效果评估系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测试领域，涉及一种光学系统无热化设计效果评估系统及方法。

背景技术

随着红外成像技术的快速发展，对红外成像系统的要求越来越高，对其测试技术的需求也更加迫切。由于红外光学材料的折射率温度系数较大，红外成像系统的成像质量更容易受到坏境温度变化的影响，所以光学系统无热化设计越来越受到光学设计人员的重视。而目前国内对红外光学系统的测试方法还是主要停留在理论研究和计算机仿真阶段，测试的精度和置信度也相当有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学系统无热化设计效果评估系统及方法，通过测试被测系统的离焦量、所成像点的大小、光斑能量分布等数据，而自动完成对光学系统的无热化设计效果评估，弥补了国内空白。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光学系统无热化设计效果评估系统，包括：光源组件、平行光管组件、支撑平台、红外显微物镜、探测器、移动平台、高低温箱、电动位移平台、控制柜，其中：

所述光源组件与平行光管组件固定在移动平台上，可随移动平台进行轴向移动；

所述高低温箱固定在支撑平台上，高低温箱内放置被测光学系统；

所述红外显微物镜和探测器固定在电动位移平台上；

所述控制柜内固定有测控系统和输出组件；

所述光源组件发出的红外光源经平行光管准直后，通过被测光学系统，会聚后成中间像，由红外显微物镜将其中间像成像在探测器焦平面上，探测器将落在其上的光能量转化为电信号送至控制柜内。

一种利用上述系统进行光学系统无热化设计效果评估的方法，包括如下步骤：

一、在常温下将被测光学系统装配在位于高低温箱内的结构件上，调整被测光学系统的高度使其光轴和平行光管组件的光轴对准平行，调整被测光学系统中的光学零件之间的间隔使其满足设计要求，将可光源组件设定在预定温度并待温度稳定，粗调移动平台，使红外显微物镜的工作面与被测光学系统的焦平面大致重合；

二、由光源组件提供一个红外点光源，点光源经平行光管组件之后变为平行光，平行光经被测光学系统汇聚和红外显微物镜引出、放大后到达探测器敏感面，探测器将落在其上的光能量转化为电信号，并送至数据处理系统进行数据处理，利用控制系统控制电动位移平台移动，使红外显微物镜的工作面与被测光学系统的焦面重合，得到所需的像点大小、像点形状及能量分布数据，记录在常温下测量得到的数据备用；

三、对常温下的成像质量测试完毕后，保持目标源的温度和大小不变，同时改变高低温箱的环境温度，使被测光学系统处于一定的高低温环境；

四、待被测光学系统的温度稳定后，向电动位移平台施加信号，使红外显微物镜与探测器焦平面相对位置不变，控制红外显微物镜和探测器的轴向移动，直到探测器输出的信号由数据处理系统判定为最佳像面，当系统自动调焦完成后，红外显微物镜和探测器偏离零位，有一定的偏移量                                               ；

五、此偏移量即是在设定温度下被测光学系统的离焦量，记录和此时像点大小、像点形状及能量分布数据，比较在常温下测量得到的数据，即可知道被测光学系统无热化的设计效果。

本发明提供的光学系统无热化设计效果评估装置，是为评估光学系统无热化设计结果而研制的，通过高低温箱模拟不同的温度环境，测试光学系统在不同温度下的成像质量，从而对光学系统无热化设计效果做出评价。系统的测试对象是无热化设计后的光学系统，测试内容为光学系统在不同环境温度下的成像质量。当光学系统所在的环境温度变化时，设备可以测出光学系统的像点大小以及光斑能量分布的变化，从而对光学系统的无热化设计效果进行评估，具有重要的实际应用意义。

附图说明

图1为光学系统无热化设计评估方法原理框图；

图2为光学系统无热化评估设备的结构主视图；

图3为光学系统无热化评估设备的结构俯视图；

图中：1-光源组件、2-平行光管组件、3-支撑平台、4-红外显微物镜、5-探测器、6-移动平台、7-高低温箱、8-电动位移平台、9-控制柜、10-被测光学系统、11-信号处理电路组件、12-计算机、13-输出组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。