一种红外小光点光束特性测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种红外小光点光束特性测量装置，还涉及 一种红外小光点光束特性测量方法。
【背景技术】
[0002] 红外焦平面阵列串音一般采用红外小光点注入的方法进行测试，要求小光点的尺 寸小于像元的尺寸。目前红外焦平面阵列像元的尺寸大多在30μπι~50μπι之间，因此用于串 音测试的小光点应小于50μπι。通常红外小光点成像光学系统的F数都比较小，其焦深很短， 因此稍稍偏离焦面位置所得到的光斑直径就有较大差异。若采用单元红外探测器进行红外 小光点的检测，贝_以保证红外小光点的准确对中和聚焦。由于衍射限制，红外小光点的尺 寸不可能做的非常小，尤其是在长波红外波段。串音测试中红外小光点的直径一般在30μπι ~50μπι，如此直径的小光点采用静态红外成像技术将无法测试其光束特性。
[0003]在红外小光点光束特性分析时，传统的方法是采用成像的方式进行分析，利用光 照像元数目来推算出光斑尺寸。为了保证测量精度，这种方法要求光斑直径远大于红外成 像器件的像元尺寸，即光斑占据多个像元。对于像串音测试系统中的红外小光点(光斑直径 30μπι~50μπι)来说，由于光斑直径与目前红外焦平面阵列的像元尺寸相当，成像后光斑只占 据1~2个像元，显然不能采用静态红外成像的方式来测试其光束特性，此时红外小光点光 束特性分析遇到了困难。
【发明内容】
[0004] 针对目前现有的方法无法满足对红外小光点光束特性分析的状况，本发明提出了 一种红外小光点光束特性测量装置及测量方法，采用红外成像器件扫描技术实现对小光点 直径的准确测量。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种红外小光点光束特性测量装置，将红外成像器件固定在精密三维电控位移台 上，通过精密三维位移台将红外成像器件光敏面调整到小光点的焦面上，控制位移台带动 红外成像器件相对小光点进行扫描，记录正好横穿小光点某像元的输出电压，并绘出此像 元信号输出和扫描位移对应关系曲线，由曲线求出红外小光点的光斑直径;进行另一垂直 方向上的扫描，求得垂直方向上的光斑直径;根据两方向上的扫描曲线，绘出小光点光斑质 量图形。
[0007] 本发明还提出了一种红外小光点光束特性测量方法，包括以下步骤：
[0008] 将红外成像器件（比如焦平面阵列器件）固定在三维电控位移台上，并将红外成像 器件的光敏面调整到与红外小光点的焦面重合；
[0009] 选定红外成像器件的某一行，将红外小光点定位在该行中心，并沿该行中心线方 向上步进扫描；
[0010] 选取光点所在行上的某一像元作为参考像元，采集光点扫过该像元前后的响应输 出，并记录下对应的位移坐标，得到像元输出信号和扫描位移之间的关系曲线，计算出扫描 方向上的光斑直径；
[0011]同理进行另一垂直方向上的扫描，求得垂直方向上的光斑直径；
[0012]根据两方向上的光斑直径，计算出红外小光点光斑直径。
[0013] 可选地，在计算光斑直径时，先求出扫描过程中所选定参考像元响应上升为峰值 响应的临界值和下降为峰值响应的临界值位置的坐标值，两者之差再减去像元横向尺寸即 为光斑尺寸。
[0014] 可选地，光斑直径计算公式为：
[0015] D= | X2~X21 -d (1)
[0016] 式中：D-一光斑直径；
[0017] X2,X1 一一临界值对应的两个坐标值；
[0018] d一一红外成像器件像元尺寸。
[0019] 可选地，对红外小光点扫描曲线的拟合采用二次和四次方函数混合拟合模型，二 次、四次方函数混合拟合共有(11、31、131、(31、32士2、〇2、33士3、〇3十个拟合系数，对应的函数模 型为： y[i] = d, +---.+ ：~^---h--- ( 2 )〇
[0020] ΓΦ]-^,)2+1 (4/]--^ )4+1 Cl C2 c3
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] (1)采用红外成像器件扫描法实现了红外小光点光斑直径的准确测量，与单元探 测器扫描法相比更容易实现小光点的准确对中和聚焦；
[0023] (2)对红外小光点扫描曲线的拟合模型采用二次和四次方函数拟合模型，克服了 普通拟合方法在曲线顶部或底部存在较大偏差的缺陷，大大提高了拟合精度；
[0024] (3)具有通用性，适用于不同波段、不同大小的小光点光束质量分析；
[0025] (4)操作简便。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明红外小光点光束特性测量原理框图；
[0028]图2为光斑尺寸计算示意图；
[0029] 图3为红外小光点扫描曲线二次和四次方函数混合拟合示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 目前的现有技术是针对红外小光点光斑直径远大于红外成像器件像元尺寸的大 小，但随着技术的发展，红外小光点的光斑直径做的越来越小，已经和红外成像器件像元尺 寸大小相当，成像后光斑只占据1~2个像元，显然不能采用直接红外成像的方式来测试其 光束特性，因此现有的技术通过红外成像器件光照像元数目以及像元尺寸的大小来推算红 外小光点光斑直径已经无法满足。
[0032] 本发明针对现有的技术无法满足红外小光点光斑直径校准的状况提出的，采用红 外成像器件扫描技术实现对小光点直径的准确测量。本发明通用性强，适用范围广，对于不 同波段的红外小光点可以选用不同的红外成像器件进行测量。
[0033] 本发明的测量装置，光点扫描通过精密位移台带动红外成像器件做相对运动来实 现。考虑到不同厂家生产的红外小光点光学系统其出射光路通常为水平或垂直方向，位移 台选用精密三维电控位移台，具有调平和调旋转功能，定位精度优于Ιμπι，可适应不同的出 射光路并能满足精密位移和调焦的需要。
[0034] 本发明的红外小光点光束特性测量原理如图