多光轴一致性检测技术进展及其分析

    随着光电技术的发展，集激光测距、激光制导照射、可见光成像和热成像等为一体的多光电传感器系统在各种现代化武器装备平台 (如直升机光电吊舱、潜艇光电桅杆、车载光电稳瞄装备等)上得到了广泛的应用，大大提高了武器装备的功效和能力，成为各国武器装备重点发展的技术。 多光轴一致性是多传感器光电武器装备正常运行的基本保证，因此，光轴一致性成为多光轴光电装备的一个重要参数，不仅需要在系统设计、安装、检修过程中进行准确的检测和调试，而且由于环境变化会造成光机系统的失调，也需在使用过程中适时地进行校验。

    目前， 光轴一致性检测装备适用于实验室或野外测量，其中实验室测量方法已较成熟，但野外测试设备针对性强，适用面窄，且受环境影响较大，难以适应野外高低温环境或振动/冲击等影响， 特别是对安装在直升机旋翼上的桅杆式光电稳瞄具(如图 1 所示)、 车载/舰载桅杆式光电观瞄系统等特殊应用条件，更存在操作使用上的困难。 因此，野外/作战条件下的多光轴一致性成为当前国内外研究的关键技。 文中将在综述常规光轴一致性检测方法的基础上， 介绍当前迅速发展的采用视频数字图像的多光轴一致性检测方法， 并着重介绍笔者提出的一种新型检测方法。

    1 光轴一致性检测的常规方法

    常用的光轴一致性检测方法有投影靶板法、激光光轴仪法、五棱镜法、大口径平行光管法和分光路投射法等。

    1.1 投影靶板法^[1-2]

    如图 2 所示，利用一个放置在远处的靶板来接收从被测仪器出瞳射出的激光束, 即将各光轴投影到靶板上。 各光轴的相互间隔便是靶板上各光轴投影的间隔, 沿着光路的方向看, 各光轴与靶板上的投影点之间是镜像关系。 通过比较间隔的差异来反映光轴平行与否。 这种方法既可以在野外, 也可在室内使用。

    1.2 激光光轴仪法^[1]

    图 3 给出激光光轴仪测试双筒望远镜光轴一致性的原理图。He-Ne 激光器将一束高亮度的平行光束经反光镜 1、 析光镜 2、 斜方棱镜 3 射入被检测望远镜 7 的目镜。 激光束穿过望远镜内部各光学零件后,由物镜一端射出, 经大反光镜 4 反射回物镜, 第二次通过望远镜, 仍由目镜一端射出, 经斜方棱镜 3、析光镜 2、反光镜 5, 落在显示屏幕 6 上。 斜方棱镜可绕轴线 O-O 旋转, 以便激光在任何目距下均能通过目

镜中心。 如果被检望远镜光轴平行, 那么经过两镜筒返回的激光束落在显示屏幕同一点处, 反之, 两激光束将出现偏差。 当摆动反光镜 4 消除上述偏差时, 传感器将此偏差信号传输给电脑。 这是一种实验室检测方法。