CN101738307B

CN101738307B - 紫外传函仪用像分析器

Info

Publication number: CN101738307B
Application number: CN 200910219474
Authority: CN
Inventors: 杨红; 姜昌录; 郭羽; 焦明印; 康文莉; 康登魁; 吴李鹏
Original assignee: 205TH INSTITUTE OF CHINA NORTH INDUSTRIES
Current assignee: 205TH INSTITUTE OF CHINA NORTH INDUSTRIES
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: CN101738307A

Abstract

本发明公开了一种紫外传函仪用像分析器，属于光学计量测试领域。该像分析器主要包括分析狭缝、中继光学系统、紫外滤光片、紫外光电倍增管和二维电动扫描平台。测试时，紫外滤光片插在中继光学系统的平行光路中，像分析器在二维电动扫描平台的带动下进行二维扫描，使被测紫外光学系统将紫外目标成像在分析狭缝的不同位置，每个扫描点上的紫外目标像经中继光学系统放大和紫外滤光片滤光后再成像在紫外光电倍增管的光敏面上，后者将紫外目标像转换成电信号后送入紫外传函仪的控制与数据处理系统。本发明实现了紫外传函仪所要求的像分析器，具有结构简单、测试精度高的特点。

Description

紫外传函仪用像分析器

技术领域

本发明属于光学计量与光电检测领域，主要涉及一种紫外光学系统传递函数测量仪(简称紫外传函仪)，尤其涉及一种紫外传函仪中的像分析器。

背景技术

光电像分析器是光学参数测量仪器的主要组成部分。目前光电式光学参数测量仪器主要包括焦距仪、视场仪、球径仪等，用于对光学系统参数如焦距、放大倍率、畸变、视场、曲率半径等进行测量。而在上述的这些光电式光学参数测量仪器中，一般都采用了光电像分析器。中国专利申请200410090673.7公开了一种无限兼有限共轭光电像分析器，该光电像分析器主要包括CCD光电传感器和望远光学系统，并附有平移台和旋转台，可以实现多种测试功能，即可测量放大倍率、视场、可见光分辨率等多种光学系统参数。然而，该光电像分析器存在以下问题：(1)只能测量可见光波段；(2)测量精度受CCD像元尺寸的限制，测量精度不会很高；(3)工作光谱范围不能选择。

随着光电子技术的不断发展，紫外光学系统在空间探测和军事领域得到广泛应用，而紫外光学系统的性能直接影响到其应用武器系统的战技指标。因此，对紫外光学系统参数的测试就显得尤为重要。紫外光学传递函数是评价紫外光学系统成像质量的必要参数，是紫外光学系统分辨能力和能量传递能力的综合指标，是光电武器系统中光学设计时的重要依据。由于紫外光比可见光波长短，因此也对像分析器的精度提出了很高的要求。但是，目前的紫外CCD探测器还处在试研阶段，性能还不稳定，再加上CCD像元尺寸的限制，可以说，采用紫外CCD探测器构成的像分析器是无法满足紫外光学系统传递函数测试的精度要求。另外，由于光学材料的折射率和色散系数是波长的函数，亦即随着测试光源波长的不同，其折射率也就不同。所以，在测试紫外光学系统传递函数时，需要根据用户的要求对测试的光谱段进行选择。目前还没有满足以上需求的像分析器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种适用于紫外传函仪的像分析器。

为解决上述技术问题，本发明提供的像分析器包括分析狭缝、中继光学系统、含有多个插拔紫外滤光片的光学滤光器、紫外光电倍增管、镜筒、二维电动扫描平台和三维手动可调平台；所述中继光学系统由两个分离式正透镜组构成且两个正透镜组之间为平行光路，中继光学系统的物方孔径角大于被测紫外光学系统的像方孔径角，中继光学系统的第一正透镜组的物方焦点位于所述分析狭缝的中心，第二正透镜组的像方焦点位于紫外光电倍增管的光敏面中心；所述镜筒中部带有径向插槽，所述分析狭缝、中继光学系统和紫外光电倍增管通过相应的光学支架固连在镜筒中，其中一个紫外滤光片插在镜筒的径向插槽内并位于所述中继光学系统的平行光路中；二维电动扫描平台固连在三维手动可调平台上，所述镜筒固连在二维电动扫描平台上；当紫外传函仪工作时，所述二维电动扫描平台在紫外传函仪控制与数据处理系统的控制下实现二维扫描运动，在不同的扫描点上，被测紫外光学系统将紫外传函仪中的紫外目标成像在分析狭缝中的不同位置上，每个扫描点的紫外目标像经所述中继光学系统放大和所述紫外滤光片滤光后会聚到所述紫外光电倍增管的光敏面上，紫外光电倍增管实时对接收的各紫外光信号进行光电转换后送入紫外传函仪的控制与数据处理系统。

根据本发明，所述的多个插拔紫外滤光片为三个，第一个为光谱中心波长300nm，半带宽15nm的窄带滤光片，第二个为光谱中心波长400nm，半带宽20nm的窄带滤光片，第三个为带宽在260nm～400nm范围内的带通滤光片。

根据本发明，所述第二正透镜组的组合焦距是所述第一正透镜组的组合焦距的5～8倍。

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)主要由分析狭缝、中继光学系统、紫外光电倍增管和二维电动扫描平台及三维手动可调平台构成的本发明是为紫外传函仪提供的一种扫描式紫外像分析器。当对紫外光学系统进行像质测量时，紫外传函仪的控制与数据处理系统驱动二维电动扫描平台在横向和竖向平移，从而实现了对被测紫外光学系统像面进行子午和弧矢方向的二维扫描。由于分析狭缝的尺寸很小，当二维电动平台按步长移动时，就可以对被测紫外光学系统的像面进行细微的扫描测试；同时，因紫外光电倍增管具有较高的灵敏度，能够探测到很微小的紫外光能，所以本发明可以满足紫外传函仪提出的高精度要求。

(二)本发明还配置了多个不同光谱的紫外滤光片，可以满足用户对不同谱段紫外光学系统的测试需求；同时，紫外滤光片放在中继光学系统的平行光路中，因而，在更换不同紫外滤光片或无滤光片时都不会影响中继光学系统的像面位置，从而保证了紫外光电倍增管光敏面能充分接收紫外光能。

附图说明

图1是本发明像分析器的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

参见图1，本优选实施例的紫外像分析器由分析狭缝1，中继光学系统2，光学滤光器、紫外光电倍增管4、镜筒5、二维电动扫描平台6和三维手动可调平台7组成。分析狭缝1是对测试目标像进行扫描的窗口，在本优选实施例中选取5μm和10μm两种，当紫外光电倍增管4探测到的光能较弱时，选择10μm分析狭缝，以增加通过的光能。中继光学系统2是由两个分离式正透镜组2-1、2-2构成且两个正透镜组之间为平行光路，在本实施例中，第二正透镜组2-2的组合焦距是第一正透镜组2-1的组合焦距的5～8倍；中继光学系统2的数值孔径要选取的大一些，以达到中继光学系统2的物方孔径角大于被测紫外光学系统像方孔径角的目的，本实施例的中继光学系统2的数值孔径为0.45。光学滤光器是由多个可供测试选择使用的插拔式紫外滤光片3构成，在本实施例中，插拔式紫外滤光片为三个，其中：第一个为窄带滤光片，其光谱中心波长300nm，半带宽15nm，根据光学设计软件的计算，一般紫外镜头半带宽15nm内的光学传递函数值基本不变，因此使用该窄带滤光片和紫外标准镜头用于在300nm对像分析器的校正；第二个也为窄带滤光片，其光谱中心波长400nm，半带宽为20nm，现有可见光传函仪在可见光波段测量技术成熟，因此使用中心波长400nm的滤光片和紫外标准镜头分别在可见光传函仪和紫外传函仪上使用，分别得到光学传递函数的测试结果，把两组测量结果进行比对，以达到校正紫外像分析器的目的。第三个为带通滤光片，其带宽在260nm～400nm的光谱测量范围，该带宽值是根据中继光学系统2光学材料的光谱透射率、紫外光电倍增管4的光谱响应曲线以及紫外传函仪的照射光源的辐射光谱综合出来的，该紫外滤光片用于对被测紫外光学系统全谱段进行综合评价时使用。紫外滤光片一般放在中继光学系统2的平行光路中，因而，在更换不同紫外滤光片3或无滤光片时都不会影响中继光学系统2的像面位置，从而保证了紫外光电倍增管4光敏面能充分接收紫外光能。紫外光电倍增管4选用美国颐光科技有限公司AD321型光电倍增管。二维电动扫描平台6由两个精机骏河公司的KZ0830-R型一维电动平台构成，三维手动可调平台7选用Parker公司的M4474型三维手动平台。镜筒5中部带有径向插槽，分析狭缝1、中继光学系统2和紫外光电倍增管4通过相应的光学支架固连在镜筒5中，分析狭缝1中心位于中继光学系统2的第一正透镜组2-1的物方焦点处，紫外光电倍增管4的光敏面位于中继光学系统2的第二正透镜组2-2的像方焦点处，其中所选的一个紫外滤光片3放在中继光学系统2的平行光路中。二维电动扫描平台6固连在三维手动可调平台7上，镜筒5固连在二维电动扫描平台6上。当本发明应用于紫外传函仪时，三维手动可调平台7放置在紫外传函仪的视场转台上。

当用紫外传函仪对紫外光学系统进行像质测量时，调节三维手动可调平台7，使被测紫外光学系统将紫外目标成像在分析狭缝1的中心。在进行子午方向测试时，分析狭缝1的缝长方向为竖直方向，并通过紫外传函仪中的控制与数据处理系统控制二维电动扫描平台6沿横向平移，使紫外目标像的一侧边缘与分析狭缝1缝宽方向的一侧边对齐，而紫外目标像的其它部分均位于分析狭缝1该侧边的外部，此后，二维电动扫描平台6在控制与数据处理系统的控制下带着像分析器按步长对紫外目标像进行横向扫描，紫外目标像的其它部分逐点进入到分析狭缝1中，每个横向扫描点上的紫外目标像经中继系统2放大和紫外滤光片3滤光后成像在紫外光电倍增管4的光敏面上，紫外光电倍增管4实时将紫外光信号进行光电转换后送入到控制与数据处理系统中，直到紫外目标像的另一侧边缘与分析狭缝1缝宽方向的另一侧边对齐，而紫外目标像的其它部分均位于分析狭缝1另一侧边的外部，至此，完成了被测紫外光学系统在子午方向的测试。在进行弧矢方向测试时，分析狭缝1的缝长方向为水平方向，并通过紫外传函仪中的控制与数据处理系统控制二维电动扫描平台6沿竖直方向平移，使紫外目标像的一侧边缘与分析狭缝1缝宽方向的一侧边对齐，而紫外目标像的其它部分均位于分析狭缝1该侧边的外部，此后，二维电动平台6在控制与数据处理系统的控制下带着像分析器按步长对紫外目标像进行竖向扫描，紫外目标像的其它部分逐点进入到分析狭缝1中，每个竖向扫描点上的紫外目标像经中继系统2放大和紫外滤光片3滤光后成像在紫外光电倍增管4的光敏面上，紫外光电倍增管4实时将紫外光信号进行光电转换后送入到控制与数据处理系统中，直到紫外目标像的另一侧边缘与分析狭缝1缝宽方向的另一侧边对齐，而紫外目标像的其它部分均位于分析狭缝1另一侧边的外部，至此，完成了被测紫外光学系统在弧矢方向的测试。

Claims

1.一种紫外传函仪用像分析器，包括二维电动扫描平台[6]和三维手动可调平台[7]，其特征在于：还包括分析狭缝[1]、中继光学系统[2]、含有多个插拔紫外滤光片[3]的光学滤光器、紫外光电倍增管[4]和镜筒[5]；所述中继光学系统[2]由两个分离式正透镜组[2-1、2-2]构成且两个正透镜组[2-1、2-2]之间为平行光路，中继光学系统[2]的物方孔径角大于被测紫外光学系统的像方孔径角，中继光学系统[2]的第一正透镜组[2-1]的物方焦点位于所述分析狭缝的中心，第二正透镜组[2-2]的像方焦点位于紫外光电倍增管[4]的光敏面中心；所述镜筒[5]中部带有径向插槽，所述分析狭缝[1]、中继光学系统[2]和紫外光电倍增管[4]通过相应的光学支架固连在镜筒[5]中，其中一个紫外滤光片插在镜筒[5]的径向插槽内并位于所述中继光学系统[2]的平行光路中；二维电动扫描平台[6]固连在三维手动可调平台[7]上，所述镜筒[5]固连在二维电动扫描平台[6]上；当紫外传函仪工作时，所述二维电动扫描平台[6]在紫外传函仪控制与数据处理系统的控制下实现二维扫描运动，在不同的扫描点上，被测紫外光学系统将紫外传函仪中的紫外目标成像在分析狭缝[1]中的不同位置上，每个扫描点的紫外目标像经所述中继光学系统[2]放大和所述紫外滤光片[3]滤光后会聚到所述紫外光电倍增管[4]的光敏面上，紫外光电倍增管[4]实时对接收的各紫外光信号进行光电转换后送入紫外传函仪的控制与数据处理系统。

2.根据权利要求1所述的紫外传函仪用像分析器，其特征在于：所述的多个插拔紫外滤光片为三个，第一个为光谱中心波长300nm，半带宽15nm的窄带滤光片，第二个为光谱中心波长400nm，半带宽20nm的窄带滤光片，第三个为带宽在260nm～400nm范围内的带通滤光片。

3.根据权利要求1或2所述的紫外传函仪用像分析器，其特征在于：所述第二正透镜组[2-2]的组合焦距是所述第一正透镜组[2-1]的组合焦距的5～8倍。