[发明专利]一种扩束光学系统角放大率及其一致性的测试系统和方法

说明书

本发明涉及一种扩束光学系统角放大率及其一致性的测试系统和方法：初始状态下，光学系统安装、图像探测装置均在平行光管的出射光路上，且三者在基体转台和U型转台均为0°位置时保持同轴，平行光管出射的光照在标靶上，标靶的图像经过光学系统之后进入图像探测装置，显示在图像探测装置界面；通过调整基体转台转轴和光学系统安装架转轴的方向，即可获得被测光学系统全输入视场范围内不同方向、不同大小的入射角度；不同的入射角度下，使显示在图像探测装置界面的标靶图像与显示界面中心重合时对应的U型转台转轴的角度即为被测光学系统在对应入射角度下的出射角度，入射角度与出射角度的比值即为获得光学系统的角放大率。

技术领域

本发明涉及一种光学系统角放大率和角放大率一致性的测试系统及其测试方法，适用于角扩束光学系统，属于光电检测技术领域。

背景技术

角扩束类光学系统常应用于深空探测用敏感器及交会对接敏感器中，其功能为扩大扫描输入激光的发散角度，实现大面积的光束扫描，在全输入视场范围内其出射光角度与入射光角度始终成一固定比值。该比值被称为角放大倍数或角放大率。

对于该类光学系统，角放大率及角放大率的一致性是关键性能指标，需要全输入视场范围内，不同方向、不同入射角度下的角放大率及其一致性的精确测量数据。

目前针对该类光学系统的研究大都停留在设计领域，如实现某一角放大率的光学系统设计，如何减薄及减小光学系统尺寸等。对于角放大率的测试方法，研究很少，基本沿用国军标，还都停留在轴上方向。

国军标GB/T 10987-2009光学系统-参数的测定中规定了角放大率测试方法，通过测量像方视场角来计算放大率，方法为：将被测光学系统对准平行光管，在平行光管物镜的焦平面上安装分划板，分划板上的线对间距y和物镜焦距f₀'事先精确测定，则物方视场角(0.5y/f₀')已知，在被测系统的像方，用带有角值分划板的望远镜直接测出相应的像方视场角。通过像方视场角与物方视场角的比值计算出角放大率。但该方法主要存在以下不足：

(1)、该方法仅针对轴上方向，即被测光学系统与光源同轴。无法实现全输入视场范围内，不同方向、不同入射角度下的角放大率的精确测量；

(2)、该方法仅能得到轴上方向一个角放大率值，无法实现光学系统角放大率一致性的分析；

(3)、物方视场角通过二次计算得到，像方视场角通过目视读取，误差偏大，对于精度要求很高的条件无法适用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种角放大率高精度测试的系统，并针对该系统提出适用于任何角度和方向下的角放大率高精度测试的方法，解决目前国标测试方法仅适用于轴上方向的问题，实现全输入视场范围内，不同方向、不同入射角度下的角放大率的精确测量；

本发明进一步解决的技术问题是进行扩束类光学系统全视场范围内各方向角放大率的一致性分析评价。

本发明解决技术的方案是：一种扩束光学系统角放大率测试系统，该系统包括气浮平台、含标靶的平行光管、基体转台、光学系统安装架、图像探测装置、三维移动平台、U型转台；

所述平行光管和基体转台安装在气浮平台上，平行光管平行于气浮平台上表面，基体转台转轴垂直于气浮平台上表面，基体转台能够绕转轴连续旋转；光学系统安装架安装在基体转台上，光学系统安装架的转轴与基体转台相互平行，待测光学系统固定安装在光学系统安装架上；待测光学系统的光轴平行于气浮平台上表面，且与平行光管的光轴在同一个平面上；U型转台安装在基体转台上，U型转台的转轴与基体转台垂直，与待测光学系统安装面共面，U型转台能够绕转轴进行一定角度的旋转；三维移动平台固定安装在U型转台上，三维移动平台的X轴和Y轴与U型转台上表面平行，三维移动平台的Z轴与U型转台上表面垂直；图像探测装置固定安装在三维移动平台上；