[发明专利]探测相机焦面预置装置和方法

权利要求书

1.探测相机焦面预置方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据下述公式选取星模拟器中星点板的星点直径；

d＝1.22λf_col/D

式中，d为星点板的星点直径，单位μm；

λ为探测相机响应的中心波长，单位μm；

f_col为星模拟器焦距，单位mm；

D为探测相机光学系统入瞳，单位mm；

步骤2：将星模拟器的星点板置于星模拟器焦面；

步骤3：将待进行焦面预置的探测相机固定于二维转台上，并使探测相机光学系统的入瞳位于二维转台的转轴中心；

步骤4：点亮积分球光源，使探测相机光学系统光轴与星模拟器光轴穿轴，调整积分球光源使积分球光源出口处辐亮度L、星模拟器出口辐照度E满足下式；

式中，E为星模拟器出口辐照度，单位W/m²；

L为积分球光源出口处辐亮度，单位W/m²/Sr；

步骤5：打开探测相机，利用探测相机地检采集探测相机面阵探测器接收到的弥散斑图像，根据所述弥散斑图像计算弥散斑的大小；

弥散斑大小的计算方法为：

(1)从获取的原始弥散斑图像中截取包含弥散斑的区域；

(2)以灰度最大的点为中心，最大概率覆盖弥散斑区域的像元数为边长，确定有效的弥散斑正方形区域；

(3)在所述有效的弥散斑正方形区域内，递增选取阈值，不小于阈值的点参与二维各向同性高斯拟合，以拟合结果与原始分布的相关度最大为判据，确定最佳背景阈值B；

(4)以所述最佳背景阈值B为阈值，得到二维各向同性高斯拟合结果；引入异性因子，以本步骤中得到的二维各向同性高斯拟合结果与原始分布的相关度最大为判据，确定最佳异性因子，得到二维异性的高斯拟合结果；

(5)对所述二维异性的高斯拟合结果，按照异性因子确定的两维比例进行二维数值积分，得到占总能量80％区域的大小，对所述占总能量80％区域大小按等效面积圆得到圆直径，该圆直径即为弥散斑大小；

步骤6：沿星模拟器光学系统的光轴轴向移动积分球光源和星点板，得到星模拟器在不同离焦量Δl_col下的星点像，采集这些星点像对应的弥散斑图像，计算相应弥散斑大小，从而得到当前视场下、横坐标为星模拟器离焦量、纵坐标为探测相机所成星点像弥散斑大小的星模拟器过焦曲线；

步骤7：按照下述公式，将步骤6所得的星模拟器过焦曲线转换为当前视场下、横坐标为探测相机离焦量、纵坐标为探测相机所成星点像弥散斑大小的探测相机过焦曲线；

式中，Δl_col为星模拟器离焦量，单位mm；

Δl_pro为探测相机与星模拟器共轭时，对应的探测相机离焦量，单位mm；

f_pro为探测相机的焦距，单位mm；

步骤8：转动二维转台，得到探测相机不同视场下所成星点像的弥散斑大小，若某视场下弥散斑大小和该视场对应的预定值不一致，则在对应视场下，重复步骤6和7，得到该视场下探测相机过焦曲线，由此，得到该视场下探测相机面阵探测器沿轴的修切方向和修切量，进入步骤9；若所有视场下弥散斑大小和其对应的预定值均一致，则表示常温常压下探测相机焦面预置完成，进入步骤11；

步骤9：重复上述步骤8，得到不同视场下的面阵探测器相对于探测相机光学系统焦面的修切方向和修切量；

步骤10：根据步骤8所得的修切方向和修切量对探测相机焦面组件进行修切后，将星模拟器的焦面调回无穷远处，转动二维转台，计算探测相机各视场下所成弥散斑大小，若达到设定要求，则表示常温常压下探测相机焦面预置完成；若未达到设定要求，则根据步骤9的修切方向和修切量再次进行修切，直至各视场下的弥散斑大小均达到设定要求为止；

步骤11：完成常温常压下探测相机焦面预置后，将探测相机置于真空罐内，将星模拟器正对真空罐的光学窗口放置于真空罐罐外，按照步骤1-10的方法，考核探测相机在真空条件下的弥散斑成像特性，完成真空条件下探测相机焦面预置。

2.根据权利要求1所述的探测相机焦面预置方法，其特征在于：在所述步骤7之前，先对同一工况下的星模拟器的过焦曲线采用多项式拟合，得到星模拟器的拟合过焦曲线；所述步骤7中，将所述拟合过焦曲线转换为横坐标为探测相机离焦量的探测相机过焦曲线。