本實用新型涉及大口徑紅外準直系統(tǒng)領域，特別是基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置。

背景技術：

近年來，隨著空間科技、國防軍事等領域的發(fā)展，大口徑光學元件的制造技術水平有了長足的進步，特別是在大口徑光學加工設備與工藝技術方面取得了較大的進展，使大口徑光學元件向著更高精度，更大口徑方向發(fā)展，達到了提高空間分辨率、增大視場等要求。對大口徑紅外準直系統(tǒng)的校準精度和可靠性提出了更高的要求，研究大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置就成為了一種必然的趨勢。

目前常用的方法有哈特曼檢驗法、夏克—哈特曼法、子孔徑波面拼接法及傳統(tǒng)的五棱鏡大口徑紅外準直系統(tǒng)檢測技術，哈特曼檢驗法對平面波束的標定原理簡單、操作方便、非常可靠，但當被測系統(tǒng)口徑大時，哈特曼光闌制作難度大造價高。而夏克—哈特曼法只適用于會聚波面的檢測，不能用于檢測準直出射波面。子孔徑波面拼接法本質(zhì)是哈特曼檢驗法的一種拓展，它針對常規(guī)波面斜率測量方法工作距離長，精度難以進一步提高的情況，將被測區(qū)域劃分為有限個子孔徑，利用塔爾博特效應產(chǎn)生莫爾條紋，平移測量每一個子孔徑上波面斜率，根據(jù)所測量子孔徑上的波面斜率來擬合被測波面。數(shù)字波面干涉儀法是一種高精度檢測設備，但目前傳統(tǒng)的技術無法滿足檢測大口徑光學準直系統(tǒng)的要求，用干涉儀檢測高精度光學準直系統(tǒng)波面的光學質(zhì)量時，需要有一塊與被測系統(tǒng)口徑相同或更大尺寸的標準平板，這在檢測大口徑光學準直系統(tǒng)時，往往是很難辦到的。所以，利用一般干涉儀全口徑檢測光學準直系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)實需求。

五棱鏡法利用五棱鏡對入射光線折轉(zhuǎn)90°后出射的特性，將準直過程中的縱向調(diào)焦轉(zhuǎn)化為橫向?qū)剩蓪手本认鄬τ谧詼手狈ㄟM一步提高，該方法需要一個質(zhì)量較好的五棱鏡和平行性高的導軌，此方法適用于大口徑紅外準直儀。五棱鏡法由于其本身固有的特性使得所需設備簡單、檢測精度較高從而得到廣泛應用。

目前采用的傳統(tǒng)五棱鏡大口徑紅外準直系統(tǒng)檢測技術，其中包括導軌，固定在導軌上的五棱鏡及經(jīng)緯儀組成。傳統(tǒng)的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準方法如下：

1、先調(diào)整大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置光軸，使大口徑紅外準直系統(tǒng)初始位置軸心與大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置軸心重合；

2、然后在導軌上移動五棱鏡，目視觀察準直儀中待測系統(tǒng)靶標像，記錄待測系統(tǒng)靶標像在水平方向上的最大偏移量；

3、該偏移量為待測大口徑紅外準直系統(tǒng)的準直性誤差。

目前傳統(tǒng)五棱鏡大口徑紅外準直系統(tǒng)檢測技術存在以下不足：

1、精度、重復性差：自準直經(jīng)緯儀的十字分化像的對準，主要依賴于人眼，目測讀數(shù)人為影響因素較大，從而導致測試精度和重復性不高；

2、只能測量一種狀態(tài)下的波前參數(shù)；

3、無法測試紅外準直系統(tǒng)的PV、RMS等波前參數(shù)，特別是波前三維特征參量的測量；

4、無法定量給出紅外準直系統(tǒng)的出射光束準直性誤差；

5、無法修正導軌的線性誤差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對所述的現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置。

一種基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置，其特征在于該裝置包括光源、聚光透鏡、分劃板、準直透鏡、平面反射鏡、直角反射鏡以及五棱鏡，光源設置在聚光透鏡前方, 用于照亮分劃板, 分劃板設置在聚光透鏡和準直透鏡之間,且位于聚光透鏡和準直透鏡的焦面上, 光源、聚光透鏡、分劃板、準直透鏡組成光電自準直管，直角反射鏡設置在平面反射鏡下方，五棱鏡放置在直角反射鏡一側(cè)且位于光電自準直管下方，五棱鏡正對直角反射鏡的一個面上的左右兩側(cè)均涂有反射膜，兩反射膜之間的五棱鏡面上形成一條豎直狹縫。

所述的五棱鏡固定在滑塊上，滑塊下設置有一條直線導軌，滑塊沿直線導軌滑動，通過滑塊移動，實現(xiàn)待測大口徑紅外準直系統(tǒng)波前校準。

所述的校準裝置還包括有分光鏡、光電探測器、圖像采集裝置和計算機，分光鏡設置在平面反射鏡與光源之間，光電探測器、圖像采集裝置和計算機順序連接，平面反射鏡反射回來光線經(jīng)過分光鏡進入光電探測器，通過光電探測器傳輸至圖像采集裝置，通過計算機運行計算。

所述的直角反射鏡固定在二維調(diào)整架上，通過二維調(diào)整架調(diào)整直角反射鏡的光軸與系統(tǒng)光軸平行。

所述的校準裝置安裝在一個旋轉(zhuǎn)臺上，校準裝置隨旋轉(zhuǎn)臺做360°旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)臺即可對待測大口徑紅外準直系統(tǒng)做360°的旋轉(zhuǎn)掃描，實現(xiàn)待測大口徑紅外準直系統(tǒng)波前三維特征參量的測量。

進行大口徑紅外準直系統(tǒng)校準時，利用以上所述裝置結(jié)構，進行如下測量步驟：

1）選擇被測系統(tǒng)靶標并使系統(tǒng)初始復位，移動滑塊并且轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)臺以調(diào)整五棱鏡的位置及角度；

2）光源發(fā)出的光經(jīng)過聚光透鏡、分劃板、分光鏡、準直透鏡、平面反射鏡、直角反射鏡進入五棱鏡狹縫形成待測準直波前，利用五棱鏡使光線折轉(zhuǎn)90°的特性，采用五棱鏡光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使光束精確轉(zhuǎn)向，五棱鏡按掃描路徑依次掃描各波面采樣點，用光電自準直儀對掃描光斑探測，進行采集計算，得到光斑質(zhì)心坐標，通過采集卡對數(shù)據(jù)進行采集，把質(zhì)心坐標輸入計算機。利用VC#編制程序界面，通過計算機分析處理后得到測量結(jié)果，顯示PV、RMS等波面參數(shù)及出射光束準直性誤差；

在五棱鏡入射直角面鍍制高反射膜，光電自準直儀產(chǎn)生的包含十字分劃信息的平行光束入射到五棱鏡后，導軌的線形誤差引起五棱鏡方位角變化，五棱鏡有傾斜變化時，反射的十字分劃像將和原十字分劃像偏離，偏離量反應導軌的線形誤差，五棱鏡按掃描路徑依次掃描各波面采樣點，用光電自準直儀對掃描光斑探測，通過光電準直儀讀出十字分劃像的偏移量和大口徑紅外準直系統(tǒng)目標像的位置坐標，用大口徑紅外準直系統(tǒng)目標像的位置坐標減去十字分劃像位置坐標，逐點計算，得到光斑質(zhì)心坐標，通過采集卡對數(shù)據(jù)進行采集，把質(zhì)心坐標輸入計算機，可適時修正導軌誤差，提高了測量精度；

（3）待測準直波前返回經(jīng)狹縫、五棱鏡、直角反射鏡、平面反射鏡，經(jīng)過分光鏡投射到光電探測器，經(jīng)圖像采集裝置輸入到計算機中，通過計算機分析處理后得到測量結(jié)果。

本發(fā)明的一種基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置，為生產(chǎn)、科研部門提供了高精度的紅外準直系統(tǒng)出射光束PV、RMS及出射光束準直度等波面參數(shù)，為紅外熱像整機的裝調(diào)提供了有效可靠的依據(jù)，測量過程中還具有以下有益效果：

1）采用基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)自動化測試技術，實現(xiàn)大口徑紅外準直系統(tǒng)自動測試，數(shù)據(jù)自動采集、分析、計算、存儲和打印，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作使用方便；

2）數(shù)據(jù)采集的自動化，消除了人為干擾和誤差，提高了測量的準確度，同時大大提高了測量效率；

3）通過在五棱鏡入射直角面鍍制反射膜，實現(xiàn)了對大口徑紅外準直系統(tǒng)的狹縫掃描功能及導軌誤差的動態(tài)修正。

4）測試系統(tǒng)不但可以實現(xiàn)大口徑紅外準直系統(tǒng)的自動測量，而且降低了勞動強度，提高了測量效率和測量精度，從根本上克服了傳統(tǒng)測量方法的缺陷，給出紅外準直系統(tǒng)定量的出射光束準直度指標及波面參數(shù)指標，為紅外熱像整機的裝調(diào)提供了有效可靠的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構示意圖;

圖2為本實用新型五棱鏡狹縫示意圖;

其中，光源1，光電自準直管2，旋轉(zhuǎn)臺3，平面反射鏡4，直角反射鏡5，二維調(diào)整架6，直線導軌7，滑塊8，五棱鏡9，狹縫10，鍍膜11，分光鏡12，光電探測器13，圖像采集裝置14，計算機15，聚光透鏡16，分劃板17，準直透鏡18。

具體實施方式

實施例1：一種基于五棱鏡掃描法的大口徑紅外準直系統(tǒng)校準裝置，包括光源、聚光透鏡、分劃板、準直透鏡、平面反射鏡、直角反射鏡以及五棱鏡，光源設置在聚光透鏡前方, 用于照亮分劃板, 分劃板設置在聚光透鏡和準直透鏡之間,且位于聚光透鏡和準直透鏡的焦面上, 光源、聚光透鏡、分劃板、準直透鏡組成光電自準直管，直角反射鏡設置在平面反射鏡下方，五棱鏡放置在直角反射鏡一側(cè)且位于光電自準直管下方，五棱鏡正對直角反射鏡的一個面上的左右兩側(cè)均涂有反射膜，兩反射膜之間的五棱鏡面上形成一條豎直狹縫。五棱鏡固定在滑塊上，滑塊下設置有一條直線導軌，滑塊沿直線導軌滑動，通過滑塊移動，實現(xiàn)待測大口徑紅外準直系統(tǒng)波前校準。校準裝置還包括有分光鏡、光電探測器、圖像采集裝置和計算機，分光鏡設置在平面反射鏡與光源之間，光電探測器、圖像采集裝置和計算機順序連接，平面反射鏡反射回來光線經(jīng)過分光鏡進入光電探測器，通過光電探測器傳輸至圖像采集裝置，通過計算機運行計算。直角反射鏡固定在二維調(diào)整架上，通過二維調(diào)整架調(diào)整直角反射鏡的光軸與系統(tǒng)光軸平行。校準裝置安裝在一個旋轉(zhuǎn)臺上，校準裝置隨旋轉(zhuǎn)臺做360°旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)臺即可對待測大口徑紅外準直系統(tǒng)做360°的旋轉(zhuǎn)掃描，實現(xiàn)待測大口徑紅外準直系統(tǒng)波前三維特征參量的測量。

進行大口徑紅外準直系統(tǒng)校準時，利用以上所述裝置結(jié)構，進行如下測量步驟：

1）選擇被測系統(tǒng)靶標并使系統(tǒng)初始復位，移動滑塊并且轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)臺以調(diào)整五棱鏡的位置及角度；

2）光源發(fā)出的光經(jīng)過聚光透鏡、分劃板、分光鏡、準直透鏡、平面反射鏡、直角反射鏡進入五棱鏡狹縫形成待測準直波前，利用五棱鏡使光線折轉(zhuǎn)90°的特性，采用五棱鏡光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使光束精確轉(zhuǎn)向，五棱鏡按掃描路徑依次掃描各波面采樣點，用光電自準直儀對掃描光斑探測，進行采集計算，得到光斑質(zhì)心坐標，通過采集卡對數(shù)據(jù)進行采集，把質(zhì)心坐標輸入計算機。利用VC#編制程序界面，通過計算機分析處理后得到測量結(jié)果，顯示PV、RMS等波面參數(shù)及出射光束準直性誤差；

在五棱鏡入射直角面鍍制高反射膜，光電自準直儀產(chǎn)生的包含十字分劃信息的平行光束入射到五棱鏡后，導軌的線形誤差引起五棱鏡方位角變化，五棱鏡有傾斜變化時，反射的十字分劃像將和原十字分劃像偏離，偏離量反應導軌的線形誤差，五棱鏡按掃描路徑依次掃描各波面采樣點，用光電自準直儀對掃描光斑探測，通過光電準直儀讀出十字分劃像的偏移量和大口徑紅外準直系統(tǒng)目標像的位置坐標，用大口徑紅外準直系統(tǒng)目標像的位置坐標減去十字分劃像位置坐標，逐點計算，得到光斑質(zhì)心坐標，通過采集卡對數(shù)據(jù)進行采集，把質(zhì)心坐標輸入計算機，可適時修正導軌誤差，提高了測量精度；

（3）待測準直波前返回經(jīng)狹縫、五棱鏡、直角反射鏡、平面反射鏡，經(jīng)過分光鏡投射到光電探測器，經(jīng)圖像采集裝置輸入到計算機中，通過計算機分析處理后得到測量結(jié)果。