1.一种正弦光强靶标光学信号发生方法,其特征在于利用包括波片、矩形光栅或者正弦光栅,进行空间分频、合成,产生任意空间频率正弦光强靶标输出:在第一级精密丝杠和精密导轨上依次配置的激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头输出正弦光强靶标图像,在第二级精密丝杠和精密导轨上依次配置的前位全反射镜、后位全反射镜向外输出正弦光强靶标图像或者向外进行正弦光强靶标图像视场扫描;
光束整形系统位于激光器的后面,对激光束扩束、准直、整形;矩形光栅位于光束整形系统的后面,并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜的前焦平面上;
若采用平行光输出,所述前位全反射镜和后位全反射镜改变光束以垂直方向输出;
若采用非平行光输出,则需要标定输出的正弦光强靶标图像波面,根据视场的范围,确定正弦光强靶标图像波面的面型及位置,输入系统测量,并利用确定的正弦光强靶标图像波面面型和位置,对输出数据进行修正。
2.根据权利要求1所述正弦光强靶标光学信号发生方法,其特征在于使用占空比精确控制的矩形光栅空间分频,同级次频谱合成,利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱,提高高空间频率正弦图像靶标的对比度,结合针对单一波长设计的单色专用镜头,有效降低波像差,通过对输出波面的标定,实现从低频到高频,高对比度,像场修正便捷,适合大视场范围测量的正弦光强靶标图像连续输出;
若为透射系统测量,正弦光强靶标图像经由后位全反射镜进入待测系统出射后,进入高清高速相机;待测系统及高清高速相机均位于第三级精密丝杠和精密导轨上;
若为反射系统测量,正弦光强靶标图像经由后位全反射镜进入待测系统反射后,进入高清高速相机;待测系统置于第三级精密丝杠和精密导轨上;高清高速相机置于第二三间级精密丝杠和精密导轨上,根据反射光束出射方向,调整并设置第二三间级精密丝杠和精密导轨方向和位置。
3.根据权利要求2所述正弦光强靶标光学信号发生方法,其特征在于所述高清高速相机连接带软件处理系统的计算机,对输出的变形条纹进行视场拼接,和对扫描结果综合整体分析。
4.根据权利要求1-3任一所述正弦光强靶标光学信号发生方法,其特征在于测试方法如下:
透射系统测试:a.首先调整激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件置于第一级精密丝杠和精密导轨上;前位全反射镜、后位全反射镜置于第二精密丝杠和精密导轨上;待测系统、高清高速相机置于第三精密丝杠和精密导轨上;整个光路系统均按照同轴等高原则,安装调试与高清高速相机相连的计算机及软件处理系统;
b.激光器选择圆光斑输出的单模激光器,便于波面测量及补偿,及单色傅立叶变换透镜、波片、单色变倍率镜头的单色匹配设计;当选择不同波长的激光器时,需要对应设计相匹配的单色傅立叶变换透镜、波片、单色变倍率镜头;
c.光束整形系统采用激光扩束器设计方式,降低入射到矩形光栅的功率密度,降低光栅损伤,便于提高激光器的功率;激光束腰位置的小孔,要求优于微米级的圆度,且无毛刺;
d.矩形光栅要求占空比不等于1∶1,便利使用1级、2级及3级频谱,充分利用其倍频关系,快速提高空间频率;为方便测试,矩形光栅也可方便的更换为正弦光栅,以及其他透明的图像靶标,此时,去掉频谱选择器即可;
e.单色傅立叶变换透镜和单色变倍率镜头均需配合激光器的波长设计,实现空间光学傅里叶变换,同时兼顾孔径和视场要求;
f.频谱选择器包括电、磁或光寻址空间光调制器、数字式微反射镜器件、机械式小孔均可,以方便选择1级、2级及3级频谱,并对零级频谱略有衰减即可;在不使用矩形光栅,以及不需要频谱选择的条件下,可去掉;
g.波片配合激光器的波长选择波长,放置在零级频谱位置,配合选择1级、2级及3级频谱,对应选择1/4波片或1/2波片,将零级频谱耦合进1级、2级或3级频谱,提高输出正弦光强靶标的对比度,有效利用零级频谱能量;
h.第一级精密丝杠和精密导轨调整及固定激光器、光束整形系统、矩形光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件;
i.前位全反射镜和后位全反射镜用于折转光路,通过移动后位全反射镜实现大视场扫描;
j.调整第二级精密丝杠和精密导轨上的前位固定全反射镜、后位全反射镜便于实现稳定的大视场扫描;
k.调整第三级精密丝杠和精密导轨上的固定待测系统和高清高速相机;
l.高清高速相机采集经定待测系统输出的图形靶标,并传输至计算机及软件处理系统;
m.计算机及软件处理系统接收高清高速相机采集输出的图形靶标,并进行相应的图像计算处理,输出计算结果,完成光学系统测试;
反射系统测试:n.首先调整激光器、光束整形系统、矩形光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件置于第一级精密丝杠和精密导轨上;前位全反射镜、后位全反射镜置于第二级精密丝杠和精密导轨上;待测系统置于第三级精密丝杠和精密导轨上;高清高速相机置于第二三间级精密丝杠和精密导轨上,整个光路系统均按照同轴等高原则;安装调试与高清高速相机相连的计算机及软件处理系统;
0.第二三间级精密丝杠和精密导轨上只调整及固定高清高速相机;
p.第三级精密丝杠和精密导轨上只调整及固定待测系统;
q.其他同1.透射系统测试的a至j及l和m步骤完成光学系统测试。
5.一种信号发生系统,用于实现权利要求1所述正弦光强靶标光学信号发生方法,其特征在于是进行空间分频、合成,产生任意空间频率正弦光强靶标输出的系统;该系统包括沿光路依次配置的激光器、光束整形系统、矩形光栅或正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头、前位全反射镜、后位全反射镜;激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头依次配置在第一级精密丝杠和精密导轨上用于输出正弦光强靶标图像,前位全反射镜、后位全反射镜依次配置在第二级精密丝杠和精密导轨上用于接收并向外输出所述正弦光强靶标图像或者向外进行正弦光强靶标图像视场扫描,整个光路系统均按照同轴等高原则配置;
光束整形系统位于激光器的后面,对激光束扩束、准直、整形;矩形光栅位于光束整形系统的后面,并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜的前焦平面上;
若采用平行光输出,所述前位全反射镜和后位全反射镜改变光束以垂直方向输出;
若采用非平行光输出,则需要标定输出的正弦光强靶标图像波面,根据视场的范围,确定正弦光强靶标图像波面的面型及位置,输入系统测量,并利用确定的正弦光强靶标图像波面面型和位置,对输出数据进行修正。
6.根据权利要求5所述信号发生系统,其特征在于使用占空比精确控制的矩形光栅空间分频,同级次频谱合成,利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱,提高高空间频率正弦图像靶标的对比度,结合针对单一波长设计的单色专用镜头,有效降低波像差,通过对输出波面的标定,实现从低频到高频,高对比度,像场修正便捷,适合大视场范围测量的正弦光强靶标图像连续输出;
若为透射系统测量,正弦光强靶标图像经由后位全反射镜进入待测系统出射后,进入高清高速相机;待测系统及高清高速相机均位于第三级精密丝杠和精密导轨上;
若为反射系统测量,正弦光强靶标图像经由后位全反射镜进入待测系统反射后,进入高清高速相机;待测系统置于第三级精密丝杠和精密导轨上;高清高速相机置于第二三间级精密丝杠和精密导轨上,根据反射光束出射方向,调整并设置第二三间级精密丝杠和精密导轨方向和位置。
7.根据权利要求6所述信号发生系统,其特征在于所述高清高速相机连接带软件处理系统的计算机,对输出的变形条纹进行视场拼接,和对扫描结果综合整体分析。
8.根据权利要求5-7任一所述信号发生系统,其特征在于通过如下方法测试:
透射系统测试:a.首先调整激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件置于第一级精密丝杠和精密导轨上;前位全反射镜、后位全反射镜置于第二精密丝杠和精密导轨上;待测系统、高清高速相机置于第三精密丝杠和精密导轨上;整个光路系统均按照同轴等高原则,安装调试与高清高速相机相连的计算机及软件处理系统;
b.激光器选择圆光斑输出的单模激光器,便于波面测量及补偿,及单色傅立叶变换透镜、波片、单色变倍率镜头的单色匹配设计;当选择不同波长的激光器时,需要对应设计相匹配的单色傅立叶变换透镜、波片、单色变倍率镜头;
c.光束整形系统采用激光扩束器设计方式,降低入射到矩形光栅的功率密度,降低光栅损伤,便于提高激光器的功率;激光束腰位置的小孔,要求优于微米级的圆度,且无毛刺;
d.矩形光栅要求占空比不等于1∶1,便利使用1级、2级及3级频谱,充分利用其倍频关系,快速提高空间频率;为方便测试,矩形光栅也可方便的更换为正弦光栅,以及其他透明的图像靶标,此时,去掉频谱选择器即可;
e.单色傅立叶变换透镜和单色变倍率镜头均需配合激光器的波长设计,实现空间光学傅里叶变换,同时兼顾孔径和视场要求;
f.频谱选择器包括电、磁或光寻址空间光调制器、数字式微反射镜器件、机械式小孔均可,以方便选择1级、2级及3级频谱,并对零级频谱略有衰减即可;在不使用矩形光栅,以及不需要频谱选择的条件下,可去掉;
g.波片配合激光器的波长选择波长,放置在零级频谱位置,配合选择1级、2级及3级频谱,对应选择1/4波片或1/2波片,将零级频谱耦合进1级、2级或3级频谱,提高输出正弦光强靶标的对比度,有效利用零级频谱能量;
h.第一级精密丝杠和精密导轨调整及固定激光器、光束整形系统、矩形光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件;
i.前位全反射镜和后位全反射镜用于折转光路,通过移动后位全反射镜实现大视场扫描;
j.调整第二级精密丝杠和精密导轨上的前位固定全反射镜、后位全反射镜便于实现稳定的大视场扫描;
k.调整第三级精密丝杠和精密导轨上的固定待测系统和高清高速相机;
l.高清高速相机采集经定待测系统输出的图形靶标,并传输至计算机及软件处理系统;
m.计算机及软件处理系统接收高清高速相机采集输出的图形靶标,并进行相应的图像计算处理,输出计算结果,完成光学系统测试;
反射系统测试:n.首先调整激光器、光束整形系统、矩形光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头等器件置于第一级精密丝杠和精密导轨上;前位全反射镜、后位全反射镜置于第二级精密丝杠和精密导轨上;待测系统置于第三级精密丝杠和精密导轨上;高清高速相机置于第二三间级精密丝杠和精密导轨上,整个光路系统均按照同轴等高原则;安装调试与高清高速相机相连的计算机及软件处理系统;
o.第二三间级精密丝杠和精密导轨上只调整及固定高清高速相机;
p.第三级精密丝杠和精密导轨上只调整及固定待测系统;
q.其他同1.透射系统测试的a至j及l和m步骤完成光学系统测试。