本发明属于真空低温环境下成像检测测量技术领域，具体来说，本发明涉及一种基于准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置。
背景技术：
卫星在轨道运行时其平台的振动对高分辨率遥感成像有巨大影响，而高分辨率空间相机因其具有口径大、焦距长等特点，使其光学系统对光轴指向的精度及稳定度要求也非常高。因此，需要在模拟空间环境下对相机进行成像抖动检测，了解卫星平台的振动对高分辨率空间相机成像的影响，为卫星平台及高分辨率空间相机的设计提供参考及依据。基于离轴准直光学系统的真空低温环境下成像抖动检测装置是为满足这一需求而研制检测装置。目前国内浙江大学等在常温常压环境下搭建过模拟遥感成像的地面半实物仿真试验系统，该系统包括照明光源、平行光管、成像镜头及成像相机，该仿真试验是在常温常压环境下进行的，未能更真实的模拟空间环境下的成像抖动检测。中国科学院西安光学精密机械研究所、总装与环境工程研究所及北京空间机电研究所在真空低温环境下搭建过平行光管系统并对相机进行定标试验，该系统更真实的模拟了空间环境，但没有在真空低温环境下进行抖动检测。真空低温环境下的成像抖动检测系统国内还没有相关技术，相对于常温常压环境下的仿真系统，本检测装置能更真实的还原真空低温环境下的成像抖动检测，对卫星在轨振动研究及空间相机震动图像复原处理都有重要意义。
技术实现要素：
针对上述现有测量方法存在的问题，本发明提出了一种基于离轴准直光学系统的真空低温环境下成像抖动检测装置，该装置在真空低温环境下进行成像抖动检测试验，更真实地还原真空低温环境下的成像抖动检测。
为实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：
基于离轴准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置，包括真空容器、主镜、折反镜、积分球、靶标、隔振平台、光学窗口，其中主镜通过装夹机构一固定在四维调节支撑机构一上，并通过该支撑机构一固定在隔振平台上，折反镜同样通过装夹机构二固定在四维调节支撑机构二上，并通过该支撑机构二固定在隔振平台上，光学窗口设置在真空容器主结构上，待测的空间相机置于隔振平台上，将隔振平台整体放置于真空容器内，积分球及其下方靶标固定在真空容器外的光学窗口上方的平移台或位移台上，平移台或位移台分别通过对应支架固定在积分球和光学窗口之间，根据试验工况的不同调换使用，积分球发出均匀的光，照亮靶标并将靶标图像经过光学玻璃入射到折返镜上，折返镜将该图像全部反射至主镜的主镜面，最终主镜将光路平行输出至待测的空间相机，用于测试离轴准直光学系统的成像抖动。
其中，将主镜、折反镜及相应加持机构工装称为平行光管系统。选用大口径、长焦距的平行光管作为离轴准直光学系统，用来模拟来自无穷远的目标。
其中，主镜采用有效通光口径为φ525mm的微镜玻璃，且采用离轴抛物面反射镜，离轴角为10°。
其中，主镜的焦距为4000mm，波相差不大于λ/30@633nm，采用镀银膜加保护膜，反射率在0.3μm～14.0μm。
其中，折反镜采用有效通光口径为φ350mm以上的微镜玻璃。
进一步地，折反镜的波相差不大于λ/40@633nm，采用镀银反射膜加sio保护膜，在360nm～2600nm普段范围内平面反射率不小于95％。
其中，积分球的出光口有效直径为φ45mm，谱段范围为350nm-2500nm，辐照度为1个太阳常数(一个太阳常数＝1353w/m2)。
其中，靶标采用线对鉴别率板作为评价标准，选用40线对/mm作为参考评估，针对靶标工作工作状态分为两种，一种是靶标水平前后移动用以模拟离焦产生的变量；另一种是将靶标上下左右产生位移用于模拟在轨相机光轴微振动，第一种采用平移台机构，第二种采用位移台机构，两种移动机构交替使用。
其中，位移台用于光轴振动试验中，其驱动靶标产生振动，模拟在轨相机光轴微振动。位移台通过位移台支架安装在连接平台上，位于积分球与平行光管折反镜之间，靶标安装到位移台上置于真空容器外，与平移台交替使用。
其中，平移台用于离焦测试试验中，在该试验中需要平移台产生沿光轴方向的微位移，以模拟产生离焦量，平移台通过支架安装在积分球与平行光管折反镜之间，靶标安装到平移台上置于真空容器外与位移台交替使用。
其中，隔振平台为平行光管及空间相机隔离外界环境引起的震动，隔振频率要求低于2hz，承载不小于2000kg。
进一步地，隔振平台采用6组大阻尼空气弹簧支撑方式将离轴准直光学系统与外界振动源隔离，能进行自动水平调整并可有效隔离外界振动。
其中，光学窗口用于传输积分球照亮靶标后的图像至折反镜。
其中，光学窗口采用口径为φ400mm且光谱范围在300nm～2500nm内，平均透过率不小于92％的石英玻璃，其波相差不大于0.5λ。
其中，真空容器采用直径大于3m、深度大于15m的圆柱形容器。
本发明解决了在真空低温环境下检测在轨相机因光轴振动或离焦产生的振动对成像的影响，使空间相机在真空低温环境下，更真实的检测相机成像系统动态成像的能力。
附图说明
图1是本发明的基于离轴准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置示意图；
图中，1-积分球；2-靶标；3-窗口；4-折反镜；5-隔振平台；6-真空容器；7-主镜；8-空间相机。
具体实施方式
以下结合附图对基于离轴准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置的系统结构进行详细说明。
参照图1，本发明的基于离轴准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置，包括主镜7、折反镜4、积分球1、靶标2、隔振平台5、真空容器6、光学窗口3以及还包括机械装夹机构和四维调节机构，其中，真空容器采用直径大于3m、深度大于15m的圆柱形容器，在圆柱形真空容器6内，具有真空低温的工作环境，便于空间相机8及离轴准直光学系统的使用，真空容器内的真空度达到6.5*10-3pa，热沉温度不大于100k，以便更真实地检测真空环境下空间相机8的成像质量；真空容器6的顶部设置有光学窗口3，光学窗口3用于传输积分球照亮靶标后的图像至折反镜4。光学窗口采用口径为φ400mm且光谱范围在300nm～2500nm内，平均透过率不小于92％的石英玻璃，其波相差不大于0.5λ，rms@633nm。主镜7的焦距为4000mm，波相差不大于λ/30@633nm，采用镀银膜加保护膜，反射率在0.3μm～14.0μm，其通过装夹机构一固定在四维调节支撑机构一上，并通过该支撑机构一固定在隔振平台5上，隔振平台为平行光管及空间相机隔离外界环境引起的震动，隔振频率要求低于2hz，承载不小于2000kg。折反镜4同样通过装夹机构二固定在四维调节支撑机构二上，并通过该支撑机构二固定在隔振平台5上，待测的空间相机置于隔振平台5上，将隔振平台5整体放置于真空容器6内，积分球1及其下方靶标2固定在真空容器6外的光学窗口3上方的平移台或位移台上，平移台或位移台分别通过对应支架固定在积分球1和光学窗口3之间，根据试验工况的不同调换使用，积分球1发出均匀的光，照亮靶标2并将靶标图像经过光学玻璃入射到折返镜4上，折返镜4(平面反射镜)将该图像全部反射至主镜7的主镜面，最终主镜7将光路平行输出至待测的空间相机，用于测试离轴准直光学系统的成像抖动。
具体来说，积分球1及靶标2(靶标2设置在平移台或位移台上)置于大气环境下，平移台和位移台分别用于模拟靶标的两种工作状态，一种是靶标水平前后移动用以模拟离焦产生的变量，该工况采用平移台机构；另一种是将靶标上下左右产生位移用于模拟在轨相机光轴微振动，该工况采用位移台机构。如图所示为靶标放在平移台或靶标放在位移台时布局图，将离轴准直光学系统及空间相机置于隔振平台上放在真空容器内，其中主镜离轴10°，主镜中心点距离折反镜中心点距离为3000mm，折反镜离轴角50°，空间相机与主镜平行放置，使平行光束全部传输至空间相机内，将靶标置于平移台或位移台上与积分球一同放置于大气环境下，离靶标中心距折反镜中心点1000mm，满足焦距4000mm的要求。
基于离轴准直光学系统的真空低温环境成像抖动检测装置的优点在于更真实的模拟真空低温环境下空间相机接收到的来自于无穷远的震动图像，从而更有效的对空间相机成像系统的动态成像能力进行检测，对真空环境下的相近进行像质检测，对不同温度下相机的离焦量进行检测。整个平台一阶频率不高于1.5hz。5hz以上外界振动响应幅值衰减85％，10hz以上可衰减90％，满足高精度光学测试对外界环境隔振要求。台面采用蜂窝阻尼结构，能降低仪器设备工作仪器的振动。其中，辐照度为1个太阳常数(一个太阳常数＝1353w/m2)。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。