[實(shí)用新型]大口徑雜散光測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320175839.X
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN203216703U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐亮;趙建科;周艷;賽建剛;楊菲;劉峰;胡丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)檢測領(lǐng)域，涉及一種大口徑雜散光測試裝置，尤其涉及一種主要用于各類光學(xué)相機(jī)在光機(jī)對接前光學(xué)系統(tǒng)性能的考核時所采用的大口徑雜散光系數(shù)的測試裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著高靈敏度，低探測閾值探測器的發(fā)展，對光學(xué)系統(tǒng)雜散光的抑制有了更高的要求，這就要求雜散光測量系統(tǒng)有更高的精度。

光學(xué)系統(tǒng)成像時，在像面上除了按正常光路成像外（或非成像），尚有一些非成像光線落在像面上，這些不參與成像的有害光稱為雜散光。雜散光對光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)的影響很大，由于系統(tǒng)中光學(xué)元件、機(jī)械部件等對光的反射與散射，造成非成像光線在像面上擴(kuò)散的現(xiàn)象，使得系統(tǒng)所成像清晰度差、對比度降低。光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)在整個空間頻率范圍內(nèi)將隨著雜光系數(shù)的增大而降低。因此，雜散光系數(shù)是反映光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要指標(biāo)，雜散光檢測是光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)檢測的重要方面之一。

星載各種航天相機(jī)大多工作在探測極弱目標(biāo)信號的情況下，而目標(biāo)源和環(huán)境光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)孔徑的衍射，以及結(jié)構(gòu)與光學(xué)元件表面的散射、反射到達(dá)像面探測器形成雜散光。它產(chǎn)生的原因錯綜復(fù)雜，不僅與制造光學(xué)系統(tǒng)的工藝、材料有關(guān)，還與像差特性、衍射現(xiàn)象、目標(biāo)特征有關(guān)，它使相機(jī)對比度和調(diào)制傳遞函數(shù)明顯降低，整個像面層次減少，清晰度變壞，甚至形成雜光斑點(diǎn)，嚴(yán)重時使目標(biāo)信號完全被雜散光輻射噪聲淹沒。

目前研究的大口徑、長焦距雜散光測試方法主要針對大口徑光學(xué)系統(tǒng)的雜散光測試，是以航天在軌高像質(zhì)探測類相機(jī)為背景，展開對航天相機(jī)在地面雜散光抑制能力定標(biāo)技術(shù)進(jìn)行研究的。

傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)雜散光測量普遍使用的是整體包覆后用積分球測試的黑斑法，這種測試方法可驗(yàn)證目標(biāo)源經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后產(chǎn)生的雜散光輻射。傳統(tǒng)的測量裝置只能評價軸上目標(biāo)光源產(chǎn)生的雜散光輻射對探測能力的影響，缺少軸外雜散光測量的能力；然而對于航天高靈敏度探測類相機(jī)會受軸外其他輻射源產(chǎn)生的雜散光影響，造成的目標(biāo)對比度下降，因此，軸外雜散光測試裝置的研究，對于評價光學(xué)系統(tǒng)軸外雜散光抑制水平來說顯得尤為重要。

目前，在各種大口徑、長焦距航天相機(jī)的研制中，常見的雜散光測量裝置（黑斑法測量系統(tǒng)）只能對小口徑光學(xué)系統(tǒng)的雜散光進(jìn)行測試，如口徑小于等于Φ300mm的光學(xué)系統(tǒng)，然而對于口徑超過Φ300mm的光學(xué)系統(tǒng)的雜散光系數(shù)無法進(jìn)行全口徑測試。這主要由于大口徑、長焦距光學(xué)系統(tǒng)的口徑太大、焦距太長，而測量裝置由于光學(xué)材料的原因，無法選用大口徑透射式光學(xué)玻璃來制作消色差準(zhǔn)直物鏡；同時對于長焦距光學(xué)系統(tǒng)的雜散光測量，若不采用準(zhǔn)直物鏡，將無法模擬無窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)輻射，從而不能真實(shí)反映光學(xué)系統(tǒng)雜散光的抑制水平。因此，以往的雜散光系數(shù)測量裝置需進(jìn)一步的改進(jìn)，以滿足當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)雜散光測量的需要。

另外，以往的雜散光測量裝置的目標(biāo)模擬器均采用“牛角塞子”作為消光系統(tǒng)，以提供高對比度的黑斑目標(biāo)，其消光效率為1000:1；而對于高精度雜散光系數(shù)的測量，1000:1的目標(biāo)對比度就顯得消光能力太差，從而影響最終的雜散光測量精度（往往會由于黑斑不黑的原因，造成雜散光測量結(jié)果偏大）。

綜上所述，考慮到該課題的研究是用于對大口徑、長焦距光學(xué)系統(tǒng)雜散光測試的關(guān)鍵技術(shù)，該項技術(shù)的研究成功，將預(yù)示著國內(nèi)大口徑、長焦距雜散光地面標(biāo)定技術(shù)進(jìn)入一個新的臺階。因此，開展大口徑、長焦距、高精度雜散光測量技術(shù)的研究，將對我國光學(xué)系統(tǒng)雜散光測量領(lǐng)域的發(fā)展起著推動性作用。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠有效的對光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的雜散光抑制能力進(jìn)行考核的大口徑雜散光測試裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：本實(shí)用新型提供了一種大口徑雜散光測試裝置，其特殊之處在于：所述大口徑雜散光測試裝置包括目標(biāo)模擬器、球形平行光管、探測系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；所述目標(biāo)模擬器設(shè)置在球形平行光管的入射光路上；待測光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在球形平行光管的出射光路上；所述探測系統(tǒng)設(shè)置在待測光學(xué)系統(tǒng)的像面處；所述探測系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)相連。

上述球形平行光管包括積分球、設(shè)置在積分球球壁上的準(zhǔn)直物鏡以及設(shè)置在積分球內(nèi)部的光源；所述積分球包括入光口以及出光口；所述目標(biāo)模擬器設(shè)置在積分球的入光口處；待測光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在積分球的出光口處；所述光源發(fā)出的光線照亮目標(biāo)模擬器后通過準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直至待測光學(xué)系統(tǒng)。

上述目標(biāo)模擬器設(shè)置在積分球的入光口處并處于準(zhǔn)直物鏡的焦點(diǎn)處。

上述準(zhǔn)直物鏡是離軸拋物面鏡。

上目標(biāo)模擬器是黑目標(biāo)源以及白目標(biāo)源。

上述黑目標(biāo)源與白目標(biāo)源的目標(biāo)對比度至少是10000:1。