CN114488496A - 一种紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，将离轴抛物面反射镜的离轴光线经过平面反射镜进行弯折，并在焦面上设置一个可透过多个光谱波段的漫发射辐射靶板，靶板后方放置一个多个光谱波段辐射光源，通过在辐射靶面上用金属丝线制成所需图案，即可在辐射光源加电工作后，经抛物面面反射镜投射出具有多个光谱波段的图像辐射信息；将辐射靶板和辐射光源安装在一个可调节前后距离的焦距调节机构上，可对辐射图像的投射焦面位置进行微调以获得清晰的投射质量。本发明结构简单紧凑，能够同时生成多个光谱波段内的图像辐射，并可对辐射信息投射焦面位置进行微调的图像辐射信号源。
Description
技术领域
本发明属于成像系统测试技术领域，涉及一种在有限的尺寸空间内实现一个可微调焦距的多光谱图像辐射源，适用于对多种波段尤其多波段复合光学成像系统的测试和光轴标定。
背景技术
成像性能测试是成像系统研制过程中的重要环节。在传统的测试方法中，通常需在外场进行远距离实景测试，或仅在常温条件下利用专门精密光学测试仪器进行全面测试。而需要进行高、低温工作，振动、冲击试验验证时，外场实景测试不可取，精密光学测试仪器更无法胜任，通常只能采用在环境试验现场的一定距离上放置一个灯泡或以人体等热源及其他方式提供一个简易的信号激励，这种简易方式只能验证成像系统是否有光电图像响应，而在一些重要成像系统研制及试验验证中，无法获得清楚的图像画面必然是验证不全面、不充分的，很容易造成产品在设计、工艺及制造中存在的某些缺陷未能被尽早发现和剔除，而为后期批量生产和交付使用埋下隐患。
在单波段成像系统研制中，也有人针对成像测试手段的不足研制了可见光目标信号源、长波红外目标信号源等单波段目标信号源，但随着复合成像技术的发展，大量采用可见光/长波红外、中波红外/长波红外、紫外/红外等复合技术的成像系统被研制。如果仍采用多个单一波段的目标信号源进行单一波段成像子系统逐一测试，则无法覆盖各通道的并行实时测试，以及在各种试验条件下对不同波段成像子系统之间光轴一致性、稳定性进行监测等需求。
另外，在现有军事用途的典型成像系统中，通常采用无热化定焦距设计，并具有整流罩、保护罩等光学外罩，而在日常的成像组件测试过程中，有时需要在不加装这些光学外罩的情况进行试验验证，而缺少这些光学部件，必须相应改变目标信号源的焦面位置来适应这种特殊环节测试需要。
因此必须运用新的具有多光谱图像辐射能力且具有调节焦面位置的紧凑型信号源，以满足这些复合成像系统的成像测试和光轴标定、环境试验验证等要求。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对现有成像系统测试、试验需求及现有技术的不足，提供一种形式简单，结构紧凑，能够实现多光谱图像辐射，并可对焦面位置进行微调的图像辐射源。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种一种紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其包括：平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4、辐射靶板7和辐射光源8，离轴抛物面反射镜4的离轴汇聚光路上固定安装平面反射镜2，焦面上设置辐射靶板7，辐射靶板7后方放置多光谱波段的辐射光源8，辐射靶板7和辐射光源安装在相对焦面可调节前后距离的焦距调节机构上，实现对辐射图像的投射焦距位置进行微调。
其中，所述离轴抛物面反射镜4的离轴光线经过平面反射镜2进行弯折，弯折角度在90度以上。
其中，所述平面反射镜2在离轴抛物面反射镜4的离轴汇聚光路上的安装位置与角度的选择，满足使离轴抛物面反射镜4的焦面位于其出射光路外。
其中，还包括基座1，所述平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4、焦距调节机构固定在基座1上；通过旋转焦距调节机构上的调节顶杆螺母，推动辐射靶板7在光学焦面处前后移动，对辐射图像的投射焦距位置进行微调以获得清晰的辐射投射质量。
其中，所述离轴抛物面反射镜4的出射光路上放置一个大窗口片3，在平面反射镜2与辐射靶板7之间放置一个小窗口片5，对内部平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4进行密封保护。
其中，所述焦距调节机构包括调节机构座6、辐射靶板安装座9、调节顶杆螺母10、回弹垫圈11；调节机构座6连接基座1，调节顶杆螺母10与调节机构座6上外螺纹配合，辐射靶板安装座9外端面接触调节顶杆螺母10的中心顶杆，内侧端面与调节机构座6之间布置回弹垫圈11，辐射靶板安装座9的内凹弧面处布置辐射光源8、辐射靶板7，辐射光源8位于辐射靶板7后侧；转动调节顶杆螺母10，沿调节机构座6上对应外螺纹的配合下，使其上顶杆部分推动辐射靶板安装座9的外端面，而回弹垫圈11的弹力同时推动其内侧端面，在二者共同推动下，带动辐射靶板安装座9前后小范围位移，实现辐射靶板7及其后辐射光源8在离轴抛物面反射镜4焦面前后的微调。
其中，所述辐射靶面7采用可透过多光谱波段辐射的材料制作。
其中，所述辐射靶面7的投射面制成非光洁面，用于进行漫发射。
其中，所述辐射靶面7上形成有金属丝线制作的图案，用于对后方辐射进行遮挡，无图案覆盖部分透过后方辐射并产生漫发射。
其中，所述多光谱波段辐射光源8采用卤素灯光源。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，具有如下有益效果：
(1)在一套装置内实现了多个辐射波段的目标图像辐射的同时投射，满足了复合成像系统各波段成像子系统的并行测试和相互间光轴标定的需要。
(2)通过反射镜对较长的离轴抛物面镜焦距进行弯折，使整个装置结构紧凑，体积小巧，便于安装。
(3)采用的光源为卤素灯等常见的灯具，方便获取，制作、维护成本低。
(4)对主要光路进行了密封，延长了使用寿命。
(5)已在几型可见光/长波红外成像系统的研制/生产的产品测试中得到应用。
附图说明
图1是本发明紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源的示意图。
图2是本发明红外光学系统光路设计原理图。
图3是本发明焦距调节机构示意图。
图4是本发明辐射靶面的示意图案。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源包括平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4、辐射靶板7和辐射光源8，离轴抛物面反射镜4的离轴汇聚光路上固定安装平面反射镜2，焦面上设置辐射靶板7，辐射靶板7后方放置多光谱波段的辐射光源8，辐射靶板7和辐射光源安装在相对焦面可调节前后距离的焦距调节机构上，实现对辐射图像的投射焦距位置进行微调。
离轴抛物面反射镜4的离轴光线经过平面反射镜2进行弯折，这些光学镜片构成图像辐射投射的光学系统。辐射靶板7可透多个光谱波段，通过在辐射靶面上用金属丝线制成所需图案遮挡后方辐射，即可在辐射光源通电的情况下，经抛物面面反射镜4投射出与靶面图案一致的具有多个光谱波段信息的辐射图像。
多光谱图像辐射源还包括基座1，平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4、焦距调节机构固定在基座1上；通过旋转焦距调节机构上的调节顶杆螺母，可推动辐射靶板7在光学焦面附近的前后移动，进而能对辐射图像的投射焦距位置进行微调以获得清晰的辐射投射质量。
如图2所示是本发明红外光学系统光路设计原理图，平面反射镜2安装在离轴抛物面反射镜4的离轴汇聚光路上，其安装位置与角度的选择需使离轴抛物面反射镜4的焦面位于其出射光路外，以免产生光路遮挡。同时，平面反射镜2需将光线弯折90度以上，以使所有镜片的布局空间尽可能紧凑。
为延长光学零件的使用寿命，在离轴抛物面反射镜4的出射光路上放置一个大窗口片3，在平面反射镜2与辐射靶板7之间放置一个小窗口片5，对内部平面反射镜2、离轴抛物面反射镜4进行密封保护，以延长光学零件的使用寿命。
如图3所示是焦距调节机构示意图，焦距调节机构主要由调节机构座6、辐射靶板安装座9、调节顶杆螺母10、回弹垫圈11组成。将多光谱波段辐射光源8、辐射靶板7先后固定安装在辐射靶板安装座9上。通过转动调节顶杆螺母10，沿调节机构座6上对应外螺纹的配合下，使其上顶杆部分推动辐射靶板安装座9的上表面，而回弹垫圈11的弹力同时推动其下表面，在二者共同推动下，带动辐射靶板安装座9前后小范围位移，从而实现辐射靶板7及其后辐射光源8在离轴抛物面反射镜4焦面前后的微调，以获得清晰的辐射投射质量。
图4是本发明辐射靶面的示意图案，辐射靶面7的投射面制成非光洁面，使用金属丝线在投射面上制成所需图案，金属部分对后方辐射进行遮挡，而无金属部分能够透过后方辐射并产生漫发射，在辐射光源8通电时，即可经抛物面面反射镜4投射出与靶面图案一致的具有多个光谱波段信息的辐射图像。
本实施例中，辐射靶板7采用一种可透过多光谱波段辐射的材料制作，表面加工成不光洁面，进行漫发射，而将要生成的图案用金属丝线制作，精密附着在辐射靶板上。多光谱波段辐射光源8可采用卤素灯等具有较宽波段辐射特性的光源实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，包括：平面反射镜(2)、离轴抛物面反射镜(4)、辐射靶板(7)和辐射光源(8)，离轴抛物面反射镜(4)的离轴汇聚光路上固定安装平面反射镜(2)，焦面上设置辐射靶板(7)，辐射靶板(7)后方放置多光谱波段的辐射光源(8)，辐射靶板(7)和辐射光源安装在相对焦面可调节前后距离的焦距调节机构上，实现对辐射图像的投射焦距位置进行微调。
2.如权利要求1所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜(4)的离轴光线经过平面反射镜(2)进行弯折，弯折角度在90度以上。
3.如权利要求2所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述平面反射镜(2)在离轴抛物面反射镜(4)的离轴汇聚光路上的安装位置与角度的选择，满足使离轴抛物面反射镜(4)的焦面位于其出射光路外。
4.如权利要求3所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，还包括基座(1)，所述平面反射镜(2)、离轴抛物面反射镜(4)、焦距调节机构固定在基座(1)上；通过旋转焦距调节机构上的调节顶杆螺母，推动辐射靶板(7)在光学焦面处前后移动，对辐射图像的投射焦距位置进行微调以获得清晰的辐射投射质量。
5.如权利要求4所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜(4)的出射光路上放置一个大窗口片(3)，在平面反射镜(2)与辐射靶板(7)之间放置一个小窗口片(5)，对内部平面反射镜(2)、离轴抛物面反射镜(4)进行密封保护。
6.如权利要求5所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述焦距调节机构包括调节机构座(6)、辐射靶板安装座(9)、调节顶杆螺母(10)、回弹垫圈(11)；调节机构座(6)连接基座(1)，调节顶杆螺母(10)与调节机构座(6)上外螺纹配合，辐射靶板安装座(9)外端面接触调节顶杆螺母(10)的中心顶杆，内侧端面与调节机构座(6)之间布置回弹垫圈(11)，辐射靶板安装座(9)的内凹弧面处布置辐射光源(8)、辐射靶板(7)，辐射光源(8)位于辐射靶板(7)后侧；转动调节顶杆螺母(10)，沿调节机构座(6)上对应外螺纹的配合下，使其上顶杆部分推动辐射靶板安装座(9)的外端面，而回弹垫圈(11)的弹力同时推动其内侧端面，在二者共同推动下，带动辐射靶板安装座(9)前后小范围位移，实现辐射靶板(7)及其后辐射光源(8)在离轴抛物面反射镜(4)焦面前后的微调。
7.如权利要求6所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述辐射靶面(7)采用可透过多光谱波段辐射的材料制作。
8.如权利要求7所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述辐射靶面(7)的投射面制成非光洁面，用于进行漫发射。
9.如权利要求8所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述辐射靶面(7)上形成有金属丝线制作的图案，用于对后方辐射进行遮挡，无图案覆盖部分透过后方辐射并产生漫发射。
10.如权利要求9所述的紧凑型可调焦距多光谱图像辐射源，其特征在于，所述多光谱波段辐射光源(8)采用卤素灯光源。
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| GR01 | Patent grant | ||
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