[发明专利]探测相机焦面预置装置和方法

说明书

为了解决现有探测相机焦面预置方法较为繁琐、效率低、无法实现真空环境下焦面预置的技术问题，本发明提供了一种探测相机焦面预置装置和方法。本发明利用星模拟器、探测相机成像的共轭关系及两者之间的离焦量关系，将探测相机的离焦量转化为星模拟器的离焦量，通过分析星模拟器在不同离焦量下被探测相机采集的弥散斑图像，得到探测相机在不同离焦量下的成像特性，避免了探测相机焦面组件的运动，无需多次固定和调整探测相机焦面组件姿态，提高了测试效率；将探测相机置于真空罐内，利用本发明考核探测相机在真空条件下的弥散斑成像特性，能实现真空环境下焦面预置。

技术领域

本发明属于光电测试领域，涉及一种探测相机焦面预置装置和方法。

背景技术

探测相机是指搭载于卫星、飞船和空间站平台上，用于空间目标观测、平台自身姿态测定，以及主要针对点目标成像的光电探测设备，该类设备主要由光学系统和面阵探测器组成。焦面预置是指将面阵探测器放置固定于探测相机光学系统的焦面，面阵探测器采集光学系统在其焦面附近的能量分布，分析此能量分布，得到其弥散斑大小，所述弥散斑大小随着面阵探测器与光学系统焦面的距离而变化。为了保证足够的定位精度，需要弥散斑能够分布于一定区域，一般认为弥散斑的能量分布应符合高斯分布；考虑能量守恒，弥散斑能量分布太大会造成其峰值响应的急剧下降，而峰值响应一般要求不低于探测器空间噪声的5倍，才能保证星点被有效识别，从而降低虚警率；故此，需要得到探测相机弥散斑的成像特性，并将面阵探测器调整至探测相机光学系统(即探测相机镜头)合适的焦面位置，即完成探测相机焦面预置。同时，考虑探测相机的实际工作环境，需要在地面真空环境试验中验证其探测器所处焦面的合理性，故焦面预置还应包括真空环境下的焦面预置。

现有的相机焦面预置方法，需要调整探测相机焦面组件到探测相机光学系统的距离，每次调整探测相机焦面组件时需关掉探测相机电源，调整到位后需要重新固定探测相机焦面组件并重新调整其姿态，较为繁琐且效率低，且无法实现真空环境下的焦面预置。

发明内容

为了解决现有探测相机焦面预置方法较为繁琐、效率低、无法实现真空环境下焦面预置的技术问题，本发明提供了一种探测相机焦面预置装置和方法。

本发明的技术解决方案如下：

探测相机焦面预置方法，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；