本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于星載光學(xué)遙感器的光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器進(jìn)行對(duì)接過程中使用的高精度、快速標(biāo)定的裝置及方法。

背景技術(shù)：
星載光學(xué)遙感器主要由光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器以及數(shù)字圖像處理系統(tǒng)等組成。其任務(wù)的關(guān)鍵是獲取和提供清晰完整的圖像，而要想獲得高清晰度的圖像，在光學(xué)遙感器對(duì)目標(biāo)成像時(shí)，目標(biāo)必須準(zhǔn)確地成像在圖像傳感器的靶面上。某些星載光學(xué)遙感器自身帶有調(diào)焦機(jī)構(gòu)，焦平面裝配相對(duì)簡單。但是大多數(shù)星載光學(xué)遙感器考慮到可靠性因素，盡量避免在系統(tǒng)中使用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此星載光學(xué)遙感器出廠時(shí)，都要進(jìn)行檢測(cè)校準(zhǔn)使圖像傳感器準(zhǔn)確位于光學(xué)系統(tǒng)的最佳像面位置(通常稱為焦面對(duì)接)，以達(dá)到最佳的成像效果。由于圖像傳感器的精確裝配是保障光學(xué)遙感器精度的重要環(huán)節(jié)，裝配精度要求較高，難度較大。如果純粹依靠機(jī)械件的加工精度來保證安裝精度的話，會(huì)造成較大的誤差；如果依靠反復(fù)研磨焦面修切墊片嘗試，最終可能會(huì)找到最佳的安裝位置，但是頻繁操作圖像傳感器組件裝拆，容易導(dǎo)致器件損壞，并且周期漫長，耗費(fèi)大量人力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于星載光學(xué)遙感器焦面對(duì)接的裝置及方法，它解決現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)與圖像傳感器裝配過程中，焦面對(duì)接裝調(diào)過程復(fù)雜，并且不能準(zhǔn)確測(cè)量星載光學(xué)遙感器像面位置的問題，能夠高精度、高效率地實(shí)現(xiàn)焦面對(duì)接。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種用于星載光學(xué)遙感器的焦面對(duì)接裝置，其特征在于：包括二維調(diào)整支架、光源、調(diào)制輪盤、矩形分劃板、平行光管，所述調(diào)制輪盤設(shè)置在光源與平行光管之間，所述矩形分劃板設(shè)置在調(diào)制輪盤上，所述光源和調(diào)制輪盤設(shè)置在二維調(diào)整支架上。上述焦面對(duì)接裝置還包括移動(dòng)組件，所述移動(dòng)組件與二維調(diào)整支架對(duì)應(yīng)設(shè)置在平行光管的另一側(cè)。上述焦面對(duì)接裝置還包括控制二維調(diào)整支架、調(diào)制輪盤以及移動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)的控制采集計(jì)算機(jī)。上述焦面對(duì)接裝置還包括安裝光學(xué)系統(tǒng)的專用工裝，所述專用工裝與移動(dòng)組件配合使用。上述移動(dòng)組件是手動(dòng)/電動(dòng)精密移動(dòng)平臺(tái)或者手動(dòng)/電動(dòng)直線導(dǎo)軌。上述調(diào)制輪盤是繞平行光管光軸旋轉(zhuǎn)的輪盤，調(diào)制輪盤上裝有矩形分劃板、不同直徑的星點(diǎn)板或鑒別率板。上述光源是鹵素?zé)簟⒎e分球。上述矩形分劃板是在一塊不透光的玻璃板上刻劃一組高對(duì)比度等寬的黑白線條，黑白線條寬度是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)平行光管焦距、被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦距以及圖像傳感器像素尺寸確定的。一種用于星載光學(xué)遙感器的焦面對(duì)接方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：1)在平行光管右側(cè)依次擺放待裝配的光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器，光學(xué)系統(tǒng)固定在專用工裝上，調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)與平行光管同軸，圖像傳感器固定在精密移動(dòng)平臺(tái)上；2)調(diào)節(jié)二維調(diào)整支架沿平行光管光軸方向移動(dòng)，使平行光管模擬被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)所需要的物距；3)控制精密移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)圖像傳感器運(yùn)動(dòng)，直至平行光管像面位置處的矩形分劃板能清晰成像；4)旋轉(zhuǎn)調(diào)制輪盤角度，使得矩形分劃板與圖像探測(cè)器線陣方向平行，調(diào)節(jié)二維調(diào)整支架垂直平行光管光軸方向運(yùn)動(dòng)；5)重復(fù)步驟3)和4)，并使用處理軟件實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)MTF值，直到MTF值最大為止，此時(shí)圖像對(duì)比度最高，MTF＝π(DNmax-DNmin)/4(DNmax+DNmin)上述公式中DNmax和DNmin是圖像探測(cè)器上輸出的矩形分劃板亮條紋和暗條紋對(duì)應(yīng)的灰度值。6)由精密移動(dòng)平臺(tái)給出圖像傳感器相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)安裝基準(zhǔn)的距離L；7)按照步驟6)測(cè)量出的距離L加工圖像傳感器和光學(xué)系統(tǒng)間的連接墊圈，即可確定圖像傳感器所在的最佳像面位置。上述步驟3)中矩形分劃板是在一塊不透光的玻璃板上刻劃一組高對(duì)比度等寬的黑白線條，黑白線條寬度是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)平行光管焦距、被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦距以及圖像傳感器像素尺寸確定的。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)達(dá)到最大值的判據(jù)，給出的正是實(shí)際需要的位置，對(duì)焦精度高；2)對(duì)于待裝配的光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器本身沒有任何損壞和危害(星載光學(xué)遙感器的圖像傳感器價(jià)值高、生產(chǎn)周期長)；3)采用平行光管配合動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器(二維調(diào)整支架、調(diào)制輪盤、矩形分劃板)可以同時(shí)給出無窮遠(yuǎn)和有限距離目標(biāo)，可對(duì)無窮遠(yuǎn)或有限物距條件下的星載光學(xué)遙感器實(shí)現(xiàn)焦面對(duì)接；4)采用該裝置，使星載光學(xué)遙感器焦面對(duì)接的工作效率大幅度提高，適用于批量化檢驗(yàn)，節(jié)省了成本和時(shí)間。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明矩形分劃板示意圖；1-二維調(diào)整支架，2-光源，3-調(diào)制輪盤，4-矩形分劃板，5-平行光管，6-光學(xué)系統(tǒng)，7-專用工裝，8-圖像傳感器，9-精密移動(dòng)平臺(tái)，10-控制采集計(jì)算機(jī)，11-光學(xué)平臺(tái)；具體實(shí)施方式參見圖1，本發(fā)明用于星載光學(xué)遙感器的焦面對(duì)接裝置，主要由二維調(diào)整支架1、光源2、調(diào)制輪盤3、矩形分劃板4、平行光管5、專用工裝7、精密移動(dòng)平臺(tái)9、控制采集計(jì)算機(jī)10、光學(xué)平臺(tái)11組成。調(diào)制輪盤3設(shè)置在光源2與平行光管5之間，矩形分劃板4設(shè)置在調(diào)制輪盤3上，光源2和調(diào)制輪盤3設(shè)置在二維調(diào)整支架上?？刂撇杉?jì)算機(jī)10控制二維調(diào)整支架、調(diào)制輪盤以及移動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)。精密移動(dòng)平臺(tái)9的作用是帶動(dòng)圖像傳感器8直線運(yùn)動(dòng)，可以是手動(dòng)或者電控的，也可以是其它形式的直線導(dǎo)軌，能夠準(zhǔn)確提供圖像傳感器與光學(xué)系統(tǒng)間的距離。平行光管5可以提供無窮遠(yuǎn)和有限距離的目標(biāo)，可以是任何結(jié)構(gòu)形式、任意光譜范圍的平行光管；二維調(diào)整支架是為了支撐并方便調(diào)整調(diào)制輪盤3，只要能夠帶動(dòng)調(diào)制輪盤3平行或垂直于平行光管光軸在空間兩維方向運(yùn)動(dòng)即可；調(diào)制輪盤3是由控制采集計(jì)算機(jī)10控制的能夠繞平行光管光軸旋轉(zhuǎn)的圓盤，輪盤上裝有矩形分劃板，矩形分劃板4是為了給待裝配的光學(xué)遙感器提供成像目標(biāo)，也可以是其它形狀的分劃板，比如星孔板、分辨力板等；光源2可以是鹵素?zé)簟⒎e分球等一切能發(fā)光的物體，能夠照亮矩形分劃板即可，只是光源的亮度及光譜范圍不同而已；控制采集計(jì)算機(jī)包括由處理軟件，根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)最高確定最佳像面的一種算法；光學(xué)平臺(tái)11的作用是放置其他設(shè)備，便于調(diào)試測(cè)量，可以是任何平臺(tái)、支架，只要能夠穩(wěn)定可靠的承載其他設(shè)備即可。用于星載光學(xué)遙感器的焦面對(duì)接方法，具體的實(shí)現(xiàn)方式是：1)在平行光管5右側(cè)依次擺放待裝配的光學(xué)系統(tǒng)6和圖像傳感器8，光學(xué)系統(tǒng)6固定在專用工裝7上，調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)6與平行光管5同軸，圖像傳感器8固定在精密移動(dòng)平臺(tái)9上；2)調(diào)節(jié)二維調(diào)整支架1沿平行光管5光軸方向移動(dòng)，使平行光管模擬被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)所需要的物距；3)控制精密移動(dòng)平臺(tái)9帶動(dòng)圖像傳感器8運(yùn)動(dòng)，直至平行光管5像面位置處的矩形分劃板能清晰成像；矩形分劃板是在一塊不透光的玻璃板上刻劃一組高對(duì)比度等寬的黑白線條，黑白線條寬度是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)(平行光管焦距、被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦距以及圖像傳感器像素尺寸)確定的，矩形分劃板示意圖參見圖2，4)旋轉(zhuǎn)調(diào)制輪盤4角度，使得矩形分劃板與圖像探測(cè)器線陣方向平行，調(diào)節(jié)二維調(diào)整支架垂直平行光管光軸方向運(yùn)動(dòng)；5)重復(fù)步驟3)和4)，并使用處理軟件實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)MTF值，直到MTF值最大為止，此時(shí)圖像對(duì)比度最高，MTF＝π(DNmax-DNmin)/4(DNmax+DNmin)上述公式中DNmax和DNmin是圖像探測(cè)器上輸出的矩形分劃板亮條紋和暗條紋對(duì)應(yīng)的灰度值。6)由精密移動(dòng)平臺(tái)9給出圖像傳感器8相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)6安裝基準(zhǔn)的距離L；7)按照上面測(cè)量出的距離L加工圖像傳感器8和光學(xué)系統(tǒng)6間的連接墊圈，即可確定圖像傳感器8所在的最佳像面位置。