CN110186653B - 非成像系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置及方法 - Google Patents

Abstract

非成像系统的光轴一致性校准及裂像定焦装调装置及方法，为了解决现有技术无法应用于高精度非成像光学系统的光轴一致性校准问题，该装置由衰减系统、望远系统、四分之一波片、偏振分光棱镜、起偏器、离轴全反射式光纤准直镜、FC光纤接口、宽光谱照明光源、全介质干涉滤光片、一次成像物镜、裂像抽插装置、平行平板、裂像对焦屏、二次成像镜组、近红外探测器和数据处理系统构成；大口径望远系统与光路设置保证了该发明装置与待测设备姿态不变；近红外探测器保证测量背景的一致性；在此基础之上所设置的宽光谱照明光源经由该发明装置可出射全口径平行光，对于在该发明装置口径之内的非成像光学系统的光轴一致性测量与装调均适用。

Description

非成像系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置及方法

技术领域

本发明属于光学检测领域，具体涉及非成像系统的光轴一致性校准及裂像定焦装调装置及方法。

背景技术

随着光学传感技术的发展，当前尖端的光电设备越来越趋于复杂化，一般大型光电设备往往由多个光学子系统组成。而设备整体基本是对同一目标进行测量，因此保证设备各系统光轴的一致性，以及探测器安装于最佳成像面是光电设备正常运行的前提。对于远距离激光测距系统、激光雷达系统以及空间光通信系统等非成像光学系统，接收端利用的都是APD等非成像光电探测器，无图像处理能力，无法实现光斑位置判定和对准功能，因此难以实现光轴一致性校准。目前对于此类光学系统的光轴一致性装调，一般的检测方法都需要检测装置以一定规律或步长进行多次的位置调节，通过探测器的能量响应，来实现光轴范围的确定，分析多组数据算出某一成像点的具体位置，最终得出接收轴与瞄准轴的光轴偏差。因此误差来源增加致使的精度降低和检测过程复杂是目前亟待解决的问题。

中国专利公开号：“CN108508432A”，专利名称为“一种便捷式光轴检测仪及方法”，该发明对于激光测距机的发射轴、接收轴、可见光轴的检测步骤如下，一、可见光轴与检测仪对准，二、发射轴发射的光被检测仪CCD探测器接收。三、模拟光源照射接收端APD探测器，其反射光被检测仪CCD探测器接收。处理光斑数据，得出光轴平行性偏差。该发明在待测的激光测距机内部安装有模拟光源，增加了改装待测设备的步骤，检测过程复杂。该装置的模拟光源为1064nm的激光二极管，光源具有较高的时间相干性和空间相干性。而APD探测器上有一层保护玻璃，保护玻璃的前后表面会产生干涉条纹，影响CCD对APD像位置的判读。该检测装置为短焦距，小口径系统，另外采用了斜方棱镜，受加工精度的限制，会进一步降低测量精度。因此，该发明无法用于高精度非成像光学系统的光轴一致性检测。

对于离焦量检测，目前常用的有针孔法、像散法、傅科刀口法和临界角法等等。其中能定量检测离焦量的方法都需要搭建复杂的测试光路，调整困难，不适用于产品的在线精确测量。现有技术的方法也无法与平行度检测设备融合，不能实现平行度量与沿轴量的同时检测。

发明内容

本发明为了解决现有技术无法应用于高精度非成像光学系统的光轴一致性校准问题，提出一种非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置及方法。同时本发明可以实现光学设备离焦量的精确在线测量。

本发明的技术方案是：

非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征是，该装置由衰减系统、望远系统、四分之一波片、偏振分光棱镜、起偏器、离轴全反射式光纤准直镜、FC光纤接口、宽光谱照明光源、全介质干涉滤光片、一次成像物镜、裂像抽插装置、平行平板、裂像对焦屏、二次成像镜组、近红外探测器和数据处理系统构成；所述衰减系统设置在待测设备的发射端后面，且在望远系统接收口径的前方；所述望远系统、四分之一波片、偏振分光棱镜、一次成像物镜、二次成像镜组、近红外探测器依次同轴设置；平行平板和裂像对焦屏安装在裂像抽插装置上；所述裂像抽插装置安装于一次成像物镜像方焦面位置，在抽、插过程中，平行平板和裂像对焦屏分别位于上述同轴的光轴上；所述起偏器、离轴全反射式光纤准直镜依次设置于偏振分光棱镜的反射光路中；所述宽光谱照明光源通过多模光纤与FC光纤接口相连，所述全介质干涉滤光片放置于照明光源前端，FC光纤接口设置于离轴全反射式光纤准直镜的焦点位置处；所述数据处理系统通过数据线与近红外探测器相连；近红外探测器位于二次成像镜组的像方焦面处；

当待测设备的发射端发射激光，光束经过衰减系统，衰减后的光束进入望远系统内，通过其内部主、次镜反射后出射，出射光经过四分之一波片，变成P波形式的线偏振光，然后P光依次通过偏振分光棱镜、一次成像物镜、裂像抽插装置和二次成像镜组，最终会聚于近红外探测器；

当打开宽光谱照明光源时，光束经全介质干涉滤光片后，从FC光纤接口出射，照射到离轴全反射式光纤准直镜上，反射的平行光经过起偏器后，变成S波，该S波在偏振分光棱镜中反射，然后通过四分之一波片变成圆偏振光，最后从望远系统出射，照射待测设备的目视瞄准端和接收端的APD探测器；

待测设备的接收端的APD探测器漫反射的光又会再次经过望远系统、该圆偏振光经过四分之一波片后又会变成P光，P光能透过偏振分光棱镜，再依次经过一次成像物镜、裂像抽插装置、二次成像镜组，最后被近红外探测器接收。

非成像系统的光轴一致性校准及裂像定焦装调方法，包括以下步骤：

步骤一、先打开宽光谱照明光源，移开全介质干涉滤光片，初步对准被测设备与检测装置，在被测设备的目视瞄准端观察，不断调节被测设备的位置，直到目视瞄准端能够观测到照明光源发射出的光斑图像，并且调至视场中心位置，作为整个测试过程中的目视基准轴；

步骤二、关闭宽光谱照明光源，在被测设备发射端后放置衰减系统，开启被测设备的发射端，调整衰减片组，保证数据图像处理系统显示的光斑清晰，光强适中；

步骤三、打开被测设备发射端开关之后，出射的激光经过衰减系统，再经望远系统，然后经过四分之一波片、偏振分光棱镜、一次成像物镜、平行平板、二次成像镜组，光束最终会聚于近红外探测器；近红外探测器通过数据线与计算机相连，计算机的数据图像处理程序会显示出光斑图像，并计算出发射端光斑中心位置坐标，即发射轴的位置坐标，以及该光斑位置与目视基准的偏差值A；

步骤四、关闭被测设备发射端开关，打开宽光谱照明光源开关，在照明光源前端放置全介质干涉滤光片；光束经全介质干涉滤光片滤光后，从离轴反射式光纤准直器出射，再经过起偏器后变成S光，S光在偏振分光棱镜中反射后，通过四分之一波片又变成圆偏振光，最后从望远系统出射，照亮被测系统接收端的APD探测器，其漫反射回来的光又进入望远系统，再通过四分之一波片后变成P光，P光透过PBS进入后续光学系统，并最终成像于近红外探测器，数据处理系统处理近红外探测器接收的光斑图像，并且算出此时图像中心位置坐标，即接收轴的位置坐标，以及与目视基准的偏差值B，同时，算出接收轴位置坐标与步骤三中发射轴位置坐标的偏差值C；综上，利用发射端和接收端的像中心位置的偏差值C以及分别与目视基准的偏差值A、B，再结合系统焦距，便可以计算出发射轴、目视瞄准轴、接收轴之间的角度偏差，至此完成了对被测设备各光轴一致性的检测过程；

步骤五、保持步骤四中的被测设备发射端关闭，宽光谱照明光源打开；只调节裂像抽插装置，使裂像对焦屏处于公共光轴状态，待测设备接收端的APD探测器漫反射回光时，只要成像有离焦量，图像都会在计算机中显示为错开圆斑或错开的APD探测器像，并且计算机数据处理系统能够根据错开图像中心位置的偏差由裂像离焦关系式：

Δ₁＝0.02055D＝0.000411S

计算出离焦量的大小Δ₁；根据离焦量的大小Δ₁，前后移动被测设备接收端APD探测器的位置，可保证待测设备探测器安装于理想像面位置，至此完成了裂像定焦装调的过程。

本发明的有益效果：

1、本发明的大口径望远系统与光路设置保证了在分别测量待测设备发射端与接收端的光斑位置时，该发明装置与待测设备姿态不变。近红外探测器相当于分时接收光斑图像，即保证测量背景的一致性。在此基础之上所设置的宽光谱照明光源经由该发明装置可出射全口径平行光，实现对非成像光学系统的近红外波长照明，刚好由近红外探测器实时接收光斑图像，并且避免了可见光对测试结果的干扰，因此，对于在该发明装置口径之内的非成像光学系统的光轴一致性测量与装调均适用。

本发明宽光谱的照明光源前端设置了全介质干涉滤光片，具有一定的透过光谱带宽，大大降低了时间相干性和空间相干性，可使光源变为待测设备适用波长的准单色光，相比空间相干性和时间相干性好的激光光源，可消除在APD探测器保护玻璃前后表面形成的干涉条纹，提高计算机判断图像中心点的精度。

该设备采用了大口径，长焦距望远系统，能够提高光轴偏离灵敏度。

再者测量过程的所有光束均经过同一主通道，数据计算也在同一坐标系下进行，省去了坐标转换的过程，减少了误差来源。最终对该装置进行了单次位置测量的精度测试实验，其光轴一致性测量不确定度优于1″。因此，该发明装置实现了对于非成像光学系统光轴一致性的高精度测量。

2、本发明的宽光谱照明光源安装在检测装置内部，不需要对待测设备进行改动，即可照亮非工作状态的被测设备接收端非成像探测器以及瞄准端，非成像探测反射的光束可经过望远系统，被该装置接收并显示出非成像探测器图像，因此适用于非成像光学系统的光轴一致性检测。

在待测设备瞄准端完成对准后，只需控制光源开关，便可以动态测量高精度设备的光轴一致性，测试过程简便。

该装置的照明光路与测试光路同路径，精简了装置的结构。

而且装置的照明光源不仅可以照亮接收端探测器，还可以作为测试时的光源目标以实现对准功能。

3、该装置在一次成像物镜的焦面处安装了裂像对焦屏。

利用主动光源照明方案，在成像或非成像光学系统不工作的时候也可以进行探测器的离焦检测。

裂像对焦屏本身对准精度较高，再结合系统的放大倍率关系，可知，该装置具有较高的离焦检测精度。

只需在光轴一致性检测的基础上，将裂像对焦屏调至公共光轴状态。即可实时显示探测器离焦量，用以调节和矫正接收端探测器的轴向位置。结构原理简单，操作方便。

附图说明

图1为非成像多光轴一致性校准以及裂像定焦装调装置结构示意图。

其中：1、待测设备，1-1、发射端，1-2、目视瞄准端，1-3、接收端，2、衰减系统，3、望远系统，4、四分之一波片，5、偏振分光棱镜(PBS)，6、起偏器，7、离轴全反射式光纤准直镜，8、FC光纤接口，9、宽光谱照明光源，10、全介质干涉滤光片11、一次成像物镜，12、裂像抽插装置，13、平行平板，14、裂像对焦屏，15、二次成像镜组，16、近红外探测器，17、数据处理系统。

图2为本发明所述裂像对焦屏的结构示意图。

图3为本发明所述裂像对焦屏的光斑显示图，其中：图3a为不离焦时裂像对焦屏处的完整圆斑，图3b为离焦时裂像对焦屏处的错开圆斑。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案。

如图1所示，非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，该装置由衰减系统2、望远系统3、四分之一波片4、偏振分光棱镜(PBS)5、起偏器6、离轴全反射式光纤准直镜7、FC光纤接口8、宽光谱照明光源9、全介质干涉滤光片10、一次成像物镜11、裂像抽插装置12、平行平板13、裂像对焦屏14、二次成像镜组15、近红外探测器16和数据处理系统17构成。平行平板13和裂像对焦屏14安装在裂像抽插装置12上。

所述衰减系统2设置在待测设备1的发射端后面，且在望远系统3接收口径的前方。所述望远系统3、四分之一波片4、偏振分光棱镜5、一次成像物镜11、二次成像镜组15、近红外探测器16依次同轴设置。所述裂像抽插装置12安装于一次成像物镜11像方焦面位置，在抽、插过程中，平行平板13和裂像对焦屏14分别位于上述光轴上。所述起偏器6、离轴全反射式光纤准直镜7均设置于偏振分光棱镜5的反射光路中。所述宽光谱照明光源9通过多模光纤与FC光纤接口8相连，所述全介质干涉滤光片10放置于照明光源9前端，FC光纤接口8设置于离轴全反射式光纤准直镜7的焦点位置处。所述数据处理系统17通过数据线与近红外探测器16相连。近红外探测器16位于二次成像镜组15的像方焦面处。

当待测设备1的发射端1-1发射激光，光束经过衰减系统2，衰减后的光束进入望远系统3内，通过其内部主、次镜反射后出射，出射光经过四分之一波片4，变成P波形式的线偏振光，然后P光依次通过偏振分光棱镜5、一次成像物镜11、裂像抽插装置12、二次成像镜组15，最终会聚于近红外探测器16。

当打开宽光谱照明光源9时，光束经全介质干涉滤光片10后，从FC光纤接口8出射，照射到离轴全反射式光纤准直镜7上，反射的平行光经过起偏器6后，变成S波，该S波在偏振分光棱镜5中反射，然后通过四分之一波片4变成圆偏振光，最后从望远系统出射，照射待测设备1的目视瞄准端1-2和接收端1-3的APD探测器。

而待测设备1的接收端1-3的APD探测器漫反射的光又会再次经过望远系统3、该圆偏振光经过四分之一波片4后又会变成P光，P光能透过偏振分光棱镜5，再依次经过一次成像物镜11、裂像抽插装置12、二次成像镜组15，最后被近红外探测器16接收。

所述衰减系统2为可调整的衰减片组，是由衰减倍率分别为10、100、1000的三种衰减片构成。它们的型号分别为OD1、OD2、OD3。为防止待测设备1发射端的激光光强过大而损坏近红外探测器16，首先选用OD1、OD2、OD3组合。若近红外探测器16接收的光斑亮度较弱，适当减少衰减片，调整衰减片组合，直到光斑亮度合适。

所述望远系统3为卡塞格林反射式望远系统，其通光口径为280mm，焦距为1500mm。确保被测设备1的发射端1-1、瞄准端1-2和接收端1-3的光轴都能在同一接收口径内，这样被测设备1的三光轴就是在同一背景下进行测量，没有数据坐标转换带来的误差。在相同通光口径下，焦距越长，系统同轴检测精度越高，而焦距1500mm的光学系统属于长焦系统。因此该装置适用于高精度设备的光轴一致性检测。

所述全介质干涉滤光片10的透过光谱半带宽为±20nm。可将宽光谱光源9发出的光过滤为准单色光源，光源相干性低，既能满足待测设备的波长需求，又可以消除在非成像探测器APD保护玻璃前后表面产生的干涉条纹。

所述裂像抽插装置12上装有裂像对焦屏14和平行平板13，当平行平板13在公共光轴上时，无裂像作用，近红外探测器16接收的像保持完整性，此时可测量像的位置信息。裂像对焦屏14在公共光轴时，对离焦的像产生裂像作用，用于测量像的离焦量信息。

如图2所示，所述裂像对焦屏14由两片相同大小的半圆型楔形平板胶合而成，任一平板的斜面倾斜角为12°，直径为20mm。

两平板中心交点处厚度为5mm。裂像对焦屏13的两平板中心交点处即为光学系统理想焦点位置，当光束会聚点无离焦时，近红外探测器16接收的光斑为完整圆斑，如图3a所示。当光束会聚点存在离焦时，近红外探测器16接收的光斑为错开的两个半圆光斑，即裂像图，如图3b所示。

所述近红外探测器16的波长范围为950～1700nm，分辨率为640×512像素。用于接收进入反射式望远系统3的光斑像。并将数据通过数据线传输至图像处理系统17。

所述图像处理系统17为计算机图像处理程序。处理近红外探测器16接收的图像。图像处理系统17可计算出图像的中心位置坐标以及不同图像之间的中心位置偏差，在已知系统焦距的情况下，从而算出不同光轴的角度偏差。该处理系统在处理裂像图时，可识别出单独半圆型光斑的圆心位置以及两半圆圆心之间的裂像偏差D。从待测设备的APD探测器到裂像屏焦点，根据沿轴放大倍率公式可得：

在裂像对焦屏处的离焦量Δ₂与实际裂像偏差y的关系：

y＝2Δ₂(n-1)δ

从裂像对焦屏焦点到近红外探测器，由垂轴放大倍率公式可知：

近红外探测器处接收的的裂像偏差D与待测设备接收端APD探测器的离焦量Δ₁的关系为：

其中，f₁是被测系统接收端1-3的焦距，f₂是望远系统3的焦距，n为裂像对焦屏14的折射率，δ为裂像对焦屏斜面的顶角度数，β为二次成像镜组15的垂轴放大倍率，D为近红外探测器16接收到的像的裂像偏差。

结合软件显示的坐标偏差S与裂像偏差D的关系和该装置的实际参数，最终得到S与待测设备接收端1-3的APD接收端离焦量Δ₁的裂像离焦关系式，如下：

Δ₁＝0.02055D＝0.000411S

在实际调校过程中，即可根据软件显示的坐标偏差S，计算出待测设备APD离焦量的数值Δ₁，以此前后微调接收端1-3的APD探测器的轴向位置，直至成像点位于理想像面处，可实现辅助定焦装调的功能。

非成像系统的光轴一致性校准及裂像定焦装调方法，包括以下步骤：

步骤一、先打开宽光谱照明光源9，移开全介质干涉滤光片10，初步对准被测设备1与检测装置。在被测设备的目视瞄准端1-2观察，不断调节被测设备的位置，直到目视瞄准端1-2能够观测到照明光源发射出的光斑图像，并且调至视场中心位置，作为整个测试过程中的目视基准轴。

步骤二、关闭宽光谱照明光源9，在被测设备发射端1-1后放置由OD1、OD2、OD3组合的衰减系统2，防止发射的光强过大，损坏近红外探测器16。开启被测设备1的发射端1-1。调整衰减片组2，保证数据图像处理系统显示的光斑清晰，光强适中。

步骤三、打开被测设备发射端1-1开关之后，出射的激光经过衰减系统2，再经望远系统3，然后经过四分之一波片4、PBS5、一次成像物镜11、平行平板13、二次成像镜组15，注意此时的裂像对焦屏14不在公共光轴中。光束最终会聚于近红外探测器16。近红外探测器16通过数据线与计算机相连，计算机的数据图像处理程序17会显示出光斑图像。并计算出发射端光斑中心位置坐标，即发射轴的位置坐标，还有该光斑位置与目视基准的偏差值A。

步骤四、关闭被测设备发射端1-1开关，打开宽光谱照明光源9开关，在照明光源9前端放置全介质干涉滤光片10。光束经全介质干涉滤光片滤光10后，从离轴反射式光纤准直器7出射，再经过起偏器6后变成S光，S光在偏振分光棱镜PBS5中反射后，通过四分之一波片4又变成圆偏振光，最后从望远系统3出射，照亮被测系统接收端1-3的APD探测器。其漫反射回来的光又进入望远系统3，再通过四分之一波片4后变成P光，P光透过PBS进入后续光学系统，并最终成像于近红外探测器16。数据处理系统17处理近红外探测器接收的光斑图像，并且算出此时图像中心位置坐标，即接收轴的位置坐标，以及与目视基准的偏差值B，同时，算出接收轴位置坐标与步骤三中发射轴位置坐标的偏差值C；综上，利用发射端和接收端的像中心位置的偏差值C以及分别与目视基准的偏差值A、B，再结合系统焦距，便可以计算出发射轴，目视瞄准轴，接收轴之间的角度偏差，至此完成了对被测设备各光轴一致性的检测过程。

步骤五、保持步骤四中的被测设备发射端1-1关闭，宽光谱照明光源9打开。只调节裂像抽插装置12，使裂像对焦屏14处于公共光轴状态。待测设备接收端1-3的APD探测器漫反射回光时，只要成像有离焦量，那么图像都会在计算机中显示为错开圆斑或错开的APD探测器像，并且计算机数据处理系统17能够根据错开图像中心位置的偏差由裂像离焦关系式计算出离焦量的大小。根据离焦量的大小，前后移动被测设备接收端1-3的APD探测器的位置，可保证待测设备探测器安装于理想像面位置。至此完成了裂像定焦装调的过程。

本发明装置精度测试过程：

利用该装置直接检测不同的光斑位置信息，分析结果，得出它的单次光斑位置检测精度。

该装置的图像采集为高频率的实时采集，可以得出图像位置的动态坐标。因此直接记录某一位置的多组坐标数据，进行数据分析，便可以得出该装置的光斑位置检测精度。实验过程中单次取1秒内的光斑位置坐标(x，y)，每次位置测量的数据值大约为100到300组，共进行5次测量，测量结果见表1。

表1

表1中，测量点偏差值为该点x和y方向上标准偏差平方和的平方根。以此表征位置测量精度。最大的测量点位置偏差值为0.1460，经如下计算；

即单次测量最大角度误差为0.0001115度，约为0.4014″。说明在实验环境良好的情况下，该装置单次光斑位置测量的不确定度优于0.5″，光轴一致性测量不确定度优于1″。

Claims (7)

1.非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征是，该装置由衰减系统(2)、望远系统(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、起偏器(6)、离轴全反射式光纤准直镜(7)、FC光纤接口(8)、宽光谱照明光源(9)、全介质干涉滤光片(10)、一次成像物镜(11)、裂像抽插装置(12)、平行平板(13)、裂像对焦屏(14)、二次成像镜组(15)、近红外探测器(16)和数据处理系统(17)构成；

所述衰减系统(2)设置在待测设备(1)的发射端后面，且在望远系统(3)接收口径的前方；

所述望远系统(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、一次成像物镜(11)、二次成像镜组(15)、近红外探测器(16)依次同轴设置；平行平板(13)和裂像对焦屏(14)安装在裂像抽插装置(12)上；所述裂像抽插装置(12)安装于一次成像物镜(11)像方焦面位置，在抽、插过程中，平行平板(13)和裂像对焦屏(14)分别位于上述同轴的光轴上；

所述起偏器(6)、离轴全反射式光纤准直镜(7)依次设置于偏振分光棱镜(5)的反射光路中；所述宽光谱照明光源(9)通过多模光纤与FC光纤接口(8)相连，所述全介质干涉滤光片(10)放置于照明光源(9)前端，FC光纤接口(8)设置于离轴全反射式光纤准直镜(7)的焦点位置处；所述数据处理系统(17)通过数据线与近红外探测器(16)相连；近红外探测器(16)位于二次成像镜组(15)的像方焦面处；

当待测设备(1)的发射端(1-1)发射激光，光束经过衰减系统(2)，衰减后的光束进入望远系统(3)内，通过其内部主、次镜反射后出射，出射光经过四分之一波片(4)，变成P波形式的线偏振光，然后P光依次通过偏振分光棱镜(5)、一次成像物镜(11)、裂像抽插装置(12)和二次成像镜组(15)，最终会聚于近红外探测器(16)；

当打开宽光谱照明光源(9)时，光束经全介质干涉滤光片(10)后，从FC光纤接口(8)出射，照射到离轴全反射式光纤准直镜(7)上，反射的平行光经过起偏器(6)后，变成S波，该S波在偏振分光棱镜(5)中反射，然后通过四分之一波片(4)变成圆偏振光，最后从望远系统出射，照射待测设备(1)的目视瞄准端(1-2)和接收端(1-3)的APD探测器；

待测设备(1)的接收端(1-3)的APD探测器漫反射的光又会再次经过望远系统(3)、该圆偏振光经过四分之一波片(4)后又会变成P光，P光能透过偏振分光棱镜(5)，再依次经过一次成像物镜(11)、裂像抽插装置(12)、二次成像镜组(15)，最后被近红外探测器(16)接收。

2.根据权利要求1所述的非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征在于，所述衰减系统(2)为可调整的衰减片组，是由衰减倍率分别为10、100、1000的三种衰减片构成；它们的型号分别为OD1、OD2、OD3。

3.根据权利要求1所述的非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征在于，所述望远系统(3)为卡塞格林反射式望远系统，其通光口径为280mm，焦距为1500mm。

4.根据权利要求1所述的非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征在于，所述全介质干涉滤光片(10)的透过光谱半带宽为±20nm。

5.根据权利要求1所述的非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征在于，所述裂像对焦屏(14)由两片相同大小的半圆型楔形平板胶合而成，任一平板的斜面倾斜角为12°，直径为20mm。

6.根据权利要求1所述的非成像光学系统的光轴一致性校准和裂像定焦装调装置，其特征在于，所述近红外探测器(16)的波长范围为950～1700nm，分辨率为640×512像素。

7.采用权利要求1所述装置的非成像系统的光轴一致性校准及裂像定焦装调方法，包括以下步骤：

步骤一、先打开宽光谱照明光源(9)，移开全介质干涉滤光片(10)，初步对准被测设备(1)与检测装置，在被测设备的目视瞄准端(1-2)观察，不断调节被测设备的位置，直到目视瞄准端(1-2)能够观测到照明光源发射出的光斑图像，并且调至视场中心位置，作为整个测试过程中的目视基准轴；

步骤二、关闭宽光谱照明光源(9)，在被测设备发射端(1-1)后放置衰减系统(2)，开启被测设备(1)的发射端(1-1)，调整衰减片组(2)，保证数据图像处理系统显示的光斑清晰，光强适中；

步骤三、打开被测设备发射端(1-1)开关之后，出射的激光经过衰减系统(2)，再经望远系统(3)，然后经过四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、一次成像物镜(11)、平行平板(13)、二次成像镜组(15)，光束最终会聚于近红外探测器(16)；近红外探测器(16)通过数据线与计算机相连，计算机的数据图像处理程序(17)会显示出光斑图像，并计算出发射端(1-1)光斑中心位置坐标一，即发射轴的位置坐标，以及该光斑位置与目视基准的偏差值A；

步骤四、关闭被测设备发射端(1-1)开关，打开宽光谱照明光源(9)开关，在照明光源前端放置全介质干涉滤光片(10)；光束经全介质干涉滤光片(10)滤光后，从离轴反射式光纤准直器(7)出射，再经过起偏器(6)后变成S光，S光在偏振分光棱镜(5)中反射后，通过四分之一波片(4)又变成圆偏振光，最后从望远系统(3)出射，照亮被测系统接收端(1-3)的APD探测器，其漫反射回来的光又进入望远系统(3)，再通过四分之一波片(4)后变成P光，P光透过偏振分光棱镜(5)进入后续光学系统，并最终成像于近红外探测器(16)，数据处理系统(17)处理近红外探测器接收的光斑图像，并且算出此时图像中心位置坐标，即接收轴的位置坐标，以及与目视基准的偏差值B，同时，算出接收轴位置坐标与步骤三中发射轴位置坐标的偏差值C；综上，利用发射端(1-1)和接收端(1-3)的像中心位置的偏差值C以及分别与目视基准的偏差值A、B，再结合系统焦距，便可以计算出发射轴、目视瞄准轴、接收轴之间的角度偏差，至此完成了对被测设备各光轴一致性的检测过程；

步骤五、保持步骤四中的被测设备发射端(1-1)关闭，宽光谱照明光源(9)打开；只调节裂像抽插装置(12)，使裂像对焦屏(14)处于公共光轴状态，待测设备接收端(1-3)的APD探测器漫反射回光时，只要成像有离焦量，图像都会在计算机中显示为错开圆斑或错开的APD探测器像，并且计算机数据处理系统(17)能够根据错开图像中心位置的偏差由裂像离焦关系式：

Δ₁＝0.02055D＝0.000411S

计算出离焦量的大小Δ₁，根据离焦量的大小Δ₁，前后移动被测设备接收端(1-3)APD探测器的位置，可保证待测设备探测器安装于理想像面位置，至此完成了裂像定焦装调的过程。

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