可见光与红外光轴平行度检测仪

　　0 引 言

　　在航空航天载荷等装备及导引头采用的多波长、共光路的光学系统中，工作波长从可见延伸到远红外。可见与红外共光路光轴的平行度测量是急待解决的关键技术难题，尤其是在系统集成和外场对接时，该问题暴露十分明显。针对这一问题，笔者研发了可见与红外光轴平行度检测仪(以下简称平行度检测仪)。

　　1 总体方案设计

　　平行度检测仪基本光学原理和结构如图1所示。该仪器由卡塞格伦光学系统、标准平面反射镜、分光镜、可见光系统、红外光学系统等组成[1-2]。

　　可见光学系统和红外光学系统通过卡氏光学系统组合成共光路系统，且可见与红外光路通过卡氏光学系统后为平行准直光路。

　　总体结构包括光学系统、五维移动台和数据采集与处理系统，总体实物如图2所示。

　　2 工作原理

　　2.1 可见光与红外光轴平行度检测仪自准定标

　　可见光与红外光轴平行度检测仪使用前首先需要对卡塞格伦平行光管进行自准定标。将可见光与红外光轴调整成为标准的共光路，使光源发出的可见光和红外光光束经过卡塞格伦光学系统后转变为相互平行的共光路平面光波，为检测其他光学系统的红外光和可见光光轴的平行性提供了基准。 其定标的方法是在检测仪前放置标准平面反射镜，使发射光束与反射光束构成自准光路[3]。

　　2.2 检测工作原理

　　将自准定标完毕的平行度检测仪光路与被检复合光学系统对接，便可实现被检系统可见光与红外光光轴平行度误差的测量。检测工作原理简图如图3所示。

　　将平行度检测仪置于被检系统主镜前面， 其发出的可见光、红外光射向被检系统主镜， 经被检系统主镜、 次镜及反射镜组后射向放置在被检系统光路上垂直于光路的平面反射镜上， 然后经平面反射镜反射后再按原光路返回，调整平面反射镜，使可见光自准直返回的十字丝像与原十字丝重合，以此建立基准。 此时，由红外CCD上像的偏离量便可得出被检系统可见光与红外光轴的平行度误差。

　　2.3 平行度[4]

　　平行度计算公式如下：

　　式中：X′、Y′为红外像点F″的位置坐标;X0、Y0为红外像点F的位置坐标;Lx、Ly为红外热像仪在X方向、Y方向的像元尺寸;f为卡塞格伦平行光管焦距值;ΔX、ΔY为被检系统红外光轴与可见光光轴在X坐标、Y坐标方向的平行度误差。

　　平行度总误差A为：

　　3 不确定度分析