大口径可见光到红外波段光学传递函数测试仪的标定

　　由于当前武器型号和航天遥感技术的发展,其光学系统更趋于大口径、长焦距、红外~可见光多谱段,针对这一需求,我站采取了由国外引进主要关键设与自行研制主标准器及配套设备相结合的途径,建立了大口径光学系统OTF计量标准,满足了国防OTF计量检定与测试的需要。

　　该测试系统的主要特点是:大口径、宽光谱、宽量限、准确度高、多功能、自动化程度高、性能稳定。组件式组合,各组件可安放或固定在光学平台上,与被测系统组成不同的共轭方式的光路。OTF/MTF测量完全在计算机控制下进行,操作方便、可靠。同时,具备测量MTF、PTF、MTF离焦曲线、焦距、放大率、光学系统透射比等多项功能。

　　1　仪器功能及主要技术指标

　　1·1　仪器功能

　　*可测照相系统和望远系统的OTF;

　　*可测线扩散函数(LSF),调制传递函数(MTF),位相传递函数(PTF);

　　*可测MTF离焦曲线;

　　*可测焦距、放大率;

　　*可测光学系统透射比。

　　1·2　主要技术指标

　　*光谱范围:0·4μm~1·1μm,3μm~5μm,8μm~12μm;

　　*准直器:Φ500 mm,f=6 000 mm,1/10λ(λ=0·632 8μm);Φ350 mm,f=3 000 mm,1/8λ(λ=0·632 8μm);

　　*空间频率:0~300 mm-1

　　*视场角:±30°

　　*测量不确定度:可见~近红外波段:0·03(轴上),0·05(轴外);红外波段:0·04(轴上),0·06(轴外)

　　*重复性:0·01(RMS)

　　2　OTF测量装置的标定

　　使用标准镜头标定OTF测量装置是目前国内外最常采用的主要方法。标准镜头是根据其结构参数,用精确的计算方法把其MTF计算出来的镜头,即这种镜头的MTF是已知的。根据其MTF实测值与理论计算值的差别来标定OTF测量装置的测量准确度。标准镜头要求其结构应简单合理,所用材料应仔细选择和检测,经过精心加工、检测和装配而成,确保其性能不应在实际使用中由于松动或装配应力的变化等原因而发生变化。

　　在实际标定中,我们分别选用了三种标准镜头在三个光谱范围内对OTF测量装置进行了测试。

　　2·1　在红外波段(8μm~12μm),用标准镜头f′=200 mm,D/f=1/3·5

　　(1)国内测试

　　a·测试条件:

　　共轭方式:物方无限远

　　波长:10·0μm

　　视场角:0°,±1°,±2°

　　像面:最佳像面,基准像面

　　空间频率范围:0~20 mm-1

　　孔径:f/3·5

　　焦面确定:(i)最佳像面:轴上(0°),空间频率为10 mm-1时调焦得到MTF最大值处;