[发明专利]一种红外小光点光束特性测量装置及测量方法

说明书

本发明提出了一种红外小光点光束特性测量装置，将红外成像器件固定在精密三维电控位移台上，通过三维位移台将红外成像器件光敏面调整到小光点的焦面上，控制位移台带动红外成像器件相对小光点进行扫描，记录正好横穿小光点某像元的输出电压，并绘出此像元信号输出和扫描位移对应关系曲线，由曲线求出红外小光点的光斑直径；进行另一垂直方向上的扫描，求得垂直方向上的光斑直径；根据两方向上的扫描曲线，绘出小光点光斑质量图形。本发明采用红外成像器件扫描法实现对红外小光点光斑直径的准确测量；对红外小光点扫描曲线的拟合模型采用二次和四次方函数混合拟合模型，克服了普通拟合方法在曲线顶部或底部存在较大偏差的缺陷，提高了拟合精度。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种红外小光点光束特性测量装置，还涉及一种红外小光点光束特性测量方法。

背景技术

红外焦平面阵列串音一般采用红外小光点注入的方法进行测试，要求小光点的尺寸小于像元的尺寸。目前红外焦平面阵列像元的尺寸大多在30μm～50μm之间，因此用于串音测试的小光点应小于50μm。通常红外小光点成像光学系统的F数都比较小，其焦深很短，因此稍稍偏离焦面位置所得到的光斑直径就有较大差异。若采用单元红外探测器进行红外小光点的检测，则难以保证红外小光点的准确对中和聚焦。由于衍射限制，红外小光点的尺寸不可能做的非常小，尤其是在长波红外波段。串音测试中红外小光点的直径一般在30μm～50μm，如此直径的小光点采用静态红外成像技术将无法测试其光束特性。

在红外小光点光束特性分析时，传统的方法是采用成像的方式进行分析，利用光照像元数目来推算出光斑尺寸。为了保证测量精度，这种方法要求光斑直径远大于红外成像器件的像元尺寸，即光斑占据多个像元。对于像串音测试系统中的红外小光点(光斑直径30μm～50μm)来说，由于光斑直径与目前红外焦平面阵列的像元尺寸相当，成像后光斑只占据1～2个像元，显然不能采用静态红外成像的方式来测试其光束特性，此时红外小光点光束特性分析遇到了困难。

发明内容

针对目前现有的方法无法满足对红外小光点光束特性分析的状况，本发明提出了一种红外小光点光束特性测量装置及测量方法，采用红外成像器件扫描技术实现对小光点直径的准确测量。

本发明的技术方案如下：

一种红外小光点光束特性测量装置，将红外成像器件固定在精密三维电控位移台上，通过精密三维位移台将红外成像器件光敏面调整到小光点的焦面上，控制位移台带动红外成像器件相对小光点进行扫描，记录正好横穿小光点某像元的输出电压，并绘出此像元信号输出和扫描位移对应关系曲线，由曲线求出红外小光点的光斑直径；进行另一垂直方向上的扫描，求得垂直方向上的光斑直径；根据两方向上的扫描曲线，绘出小光点光斑质量图形。

本发明还提出了一种红外小光点光束特性测量方法，包括以下步骤：

将红外成像器件(比如焦平面阵列器件)固定在三维电控位移台上，并将红外成像器件的光敏面调整到与红外小光点的焦面重合；

选定红外成像器件的某一行，将红外小光点定位在该行中心，并沿该行中心线方向上步进扫描；

选取光点所在行上的某一像元作为参考像元，采集光点扫过该像元前后的响应输出，并记录下对应的位移坐标，得到像元输出信号和扫描位移之间的关系曲线，计算出扫描方向上的光斑直径；

同理进行另一垂直方向上的扫描，求得垂直方向上的光斑直径；

根据两方向上的光斑直径，计算出红外小光点光斑直径。

可选地，在计算光斑直径时，先求出扫描过程中所选定参考像元响应上升为峰值响应的临界值和下降为峰值响应的临界值位置的坐标值，两者之差再减去像元横向尺寸即为光斑尺寸。

可选地，光斑直径计算公式为：

D＝|x₂-x₁|-d (1)