GB/T 38256-2019 多光路光轴平行性测试方法

　　ICS 17 . 180 . 99 L 50

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38256—2019

　　多光路光轴平行性测试方法

　　Testmethodforopticalaxisparallelism ofmultipleopticalpaths

　　2019-12-10 发布 2020-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38256—2019

　　GB/T 38256—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由中国科学院提出。

　　本标准由全国光电测量标准化技术委员会(SAC/TC 487)归口 。

　　本标准起草单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、长春理工大学、中国科学院微电子研究所、中国科学院光电研究院。

　　本标准主要起草人：叶露、沈湘衡、何静、张磊、周维虎、吴瑾、卢永红。

　　GB/T 38256—2019

　　多光路光轴平行性测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了多光路光轴平行性的测试方法分类及原理、测试设备、测试环境、测试程序及测试数据处理。

　　本标准适用于具有可见、红外成像系统和激光发射系统的多光路光电设备光轴平行性的测试。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　多光路光电设备 multipleopticalpathsoptoelectronicequipment

　　同时具有两个或两个以上可见/红外成像系统，或同时具有激光发射系统与可见/红外成像系统的光电设备。

　　2.2

　　光轴平行性 opticalaxisparallelism

　　多光路各光轴对无穷远目标指向的一致性。

　　2.3

　　像元角分辨率 pixelangularresolution

　　探测器单个像元尺寸与光学系统焦距之比。

　　2.4

　　激光转红外靶板 lasertoinfraredtarget

　　将激光发射系统发出的光束转化为可被红外成像系统接收的热斑的器件。

　　3 测试方法分类及原理

　　3 . 1 测试方法分类

　　测试方法分为两类：

　　a) 全口径覆盖法;

　　b) 分束法。

　　3 . 2 全口径覆盖法测试原理

　　将大口径平行光管发出的平行光束同时对准被测多光路光电设备中的各系统，实现各系统的光轴平行性测试。 应保证平行光管的通光口径完全覆盖各系统的通光 口径。 全口径覆盖法原理如图 1所示。

　　GB/T 38256—2019

　　图 1 全口径覆盖法原理图

　　3 . 3 分束法测试原理

　　将小口径平行光管发出的一束平行光束经分束组件分成具有一定间距并相互平行的两束(或两束以上)光束，分别对准被测多光路光电设备中的各系统，实现各系统之间的光轴平行性测试。 分束法原理如图 2 所示。

　　图 2 分束法原理图

　　4 测试设备

　　4 . 1 设备选择

　　全口径覆盖法采用大口径平行光管，分束法采用分束式平行光管。

　　4 . 2 设备要求

　　4 . 2 . 1 大口径平行光管

　　4 . 2 . 1 . 1 大口径平行光管的通光口径应覆盖被测多光路光电设备各系统的通光口径，如图 3 所示，其中实线代表大口径平行光管通光口径，虚线代表被测多光路光电设备中各系统的通光口径。

　　GB/T 38256—2019

　　图 3 大口径平行光管覆盖范围示意图

　　4 . 2 . 1 . 2 大口径平行光管的出射光束平行性误差应小于被测多光路光电设备光轴平行性要求的 1/5。测试前应对大口径平行光管的出射光束平行性进行校验，校验方法见附录 A。

　　4 . 2 . 2 分束式平行光管

　　4 . 2 . 2 . 1 分束式平行光管由小口径平行光管和分束组件组成。 小口径平行光管发出的光束经分束组件后，形成具有一定间距的两束(或两束以上)平行光束。 被测多光路光电设备各系统的通光口径应完全覆盖分束后的平行光束的口径，如图 4 所示，其中实线圆代表平行光束口径，虚线代表被测多光路光电设备各系统的通光口径。

　　图 4 分束式平行光管覆盖范围示意图

　　4 . 2 . 2 . 2 两束平行光束间的平行性误差应小于被测多光路光电设备光轴平行性要求的 1/5。 测试前应对分束式平行光管中分束组件的平行性进行校验，校验方法见附录 B。

　　5 测试环境

　　5 . 1 室内测试环境

　　温度 25 ℃ ± 10 ℃ ,相对湿度不大于 70%,振动引起的光束抖动小于像元角分辨率。

　　5 . 2 外场测试环境

　　应在符合被测多光路光电设备检验和使用要求的环境条件下进行测试。

　　GB/T 38256—2019

　　6 测试程序

　　6 . 1 可见/红外成像系统光轴平行性测试

　　按第 3 章给出的方法，采用以下步骤进行测试：

　　a) 对所用的测试设备进行校验;

　　b) 在平行光管焦面上放置目标板(如星点、十字丝等)，用可见/红外光源照明;

　　c) 调整被测多光路光电设备(或平行光管)的方位角和俯仰角，使目标成像在其中一个系统的视场中心;

　　d) 测量目标在其他成像系统视场中的成像位置，记录目标像在水平和垂直方向偏离视场中心的像元数m 和n，记录格式可参见附录 C。

　　6 . 2 激光发射系统光轴与红外成像系统光轴平行性测试

　　按第 3 章给出的方法，采用以下步骤进行测试：

　　a) 对所用的测试设备进行校验;

　　b) 在平行光管焦面上放置带有星点孔的激光转红外靶板，用红外光源照明;

　　c) 调整被测多光路光电设备(或平行光管)的方位角和俯仰角，使星点成像在红外成像系统的视场中心;

　　d) 关闭照明光源，开启激光发射系统，发射激光光束;

　　e) 激光光束直接(或经衰减后)进入平行光管，聚焦在平行光管焦面的激光转红外靶板上，形成热斑;

　　f) 在被测多光路光电设备的红外成像系统中测量热斑像的位置，记录热斑像在水平和垂直方向偏离视场中心的像元数m 和n，记录格式可参见附录 C。

　　6 . 3 激光发射系统光轴与可见成像系统光轴平行性测试

　　按第 3 章给出的方法，采用以下步骤进行测试：

　　a) 对所用的测试设备进行校验。

　　b) 在平行光管焦面上放置目标板(如星点、十字丝等)，用可见光源照明。

　　c) 调整被测多光路光电设备(或平行光管)的方位角和俯仰角，使目标成像在可见成像系统视场中心。

　　d) 关闭照明光源，在平行光管焦面上放置热敏纸。

　　e) 开启激光发射系统，发射激光光束。 激光光束直接(或经衰减后)进入平行光管，聚焦在平行光管焦面的热敏纸上，形成黑斑。

　　f) 在被测多光路光电设备的可见成像系统中测量黑斑像的位置，记录黑斑像在水平和垂直方向偏离视场中心的像元数m 和n，记录格式可参见附录 C。

　　7 测试数据处理

　　按式(1)、式(2)分别计算水平方向和垂直方向的光轴平行性：

　　……………………………( 1 )

　　……………………………( 2 )

　　GB/T 38256—2019

　　式中：

　　α —水平方向光轴平行性，单位为毫弧度(mrad) ;

　　β —垂直方向光轴平行性，单位为毫弧度(mrad) ;

　　m — 目标成像位置偏离视场中心水平方向像元数;

　　n — 目标成像位置偏离视场中心垂直方向像元数; Δ —像元尺寸，单位为微米(μm) ;

　　f —被测多光路光电设备成像系统焦距，单位为毫米(mm)。

　　GB/T 38256—2019

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　大口径平行光管出射光束平行性五棱镜校验方法

　　A.1 校验所需的仪器及要求

　　大口径平行光管出射光束平行性校验所需的仪器包括自准直仪、五棱镜及其移动机构。

　　自准直仪测角精度应优于被测多光路光电设备像元角分辨率，五棱镜移动距离应大于平行光管 口径，使五棱镜可对平行光管进行全口径扫描。

　　A.2 校验步骤

　　采用五棱镜扫描法校验，至少在相互垂直的两个方向上进行，校验方法如图 A. 1 所示。 具体步骤如下：

　　a) 将五棱镜及移动机构对准平行光管;

　　b ) 自准直仪通过五棱镜瞄准平行光管分划板的像;

　　c) 移动五棱镜，从平行光管全口径的一端移到另一端，通过自准直仪观察平行光管分划板的像方位角的变化情况，若像的方位角有变化，说明平行光管出射光束不平行，沿平行光管光轴方向调整分划板位置，重新移动五棱镜观察像的方位角变化情况，直至像的方位角不再改变时，校验完成。

　　图 A.1 大口径平行光管出射光束平行性校验方法示意图

　　GB/T 38256—2019

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　分束组件校验方法

　　B.1 校验所需的仪器及要求

　　分束组件校验所需的仪器包括自准直仪、大口径平面反射镜。

　　大口径平面反射镜面形误差引起的光束平行性误差小于被测多光路光电设备光轴平行性要求的1/5 。

　　B.2 校验步骤

　　采用自准直法，利用大口径平面反射镜和自准直仪，测试分束式平行光管中分束组件的平行性，如图 B. 1 所示。 具体步骤如下：

　　a) 调整自准直仪与大口径平面反射镜自准成像;

　　b ) 保持自准直仪位置不变，将分束组件放置于自准直仪与大口径平面反射镜之间，分束组件的半反半透镜组端对准自准直仪;

　　c) 自准直仪的出射光束经分束组件后，由平面反射镜反射按原路返回至自准直仪;

　　d) 读取自准直仪上自准直目标成像位置方位角和俯仰角数值(即为分束组件误差引起的两出射光束平行性偏差)，调整分束组件，直至两数值符合被测多光路光电设备光轴平行性的测试精度要求时，校验完成。

　　图 B.1 分束组件校验方法示意图

　　GB/T 38256—2019

　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　光轴平行性测试记录

　　多光路光电设备光轴平行性测试记录见表 C. 1 。

　　表 C.1 光轴平行性测试记录表