CN102175431A - 大动态范围点源杂光透射系数测量装置 - Google Patents

Abstract

大动态范围点源杂光透射系数测量装置，它属于光电测试领域，它得到现有光学系统中杂光透射系数。本发明的水平转台上安装有待测光学系统，所述的水平转台用于控制待测光学系统在水平面内旋转；光路组件包括孔径光阑、折轴反射镜和大口径平行光管；太阳模拟器发出的光线经孔径光阑投射在折轴反射镜上，经折轴反射镜反射后投射到大口径平行光管上，大口径平行光管的出射光束为大口径平行光，所述的大口径平行光投射在待测光学系统的入瞳口径上；探测器分为前部探测器和后部探测器，所述前部探测器和后部探测器分别安装在待测光学系统的受光面上和背光面上，探测器用来探测待测光学系统前后辐射照度。应用于空间光学系统中的装置。

Description

大动态范围点源杂光透射系数测量装置

技术领域

本发明涉及一种空间光学系统点源杂光透射系数测试装置，该装置可以测量大动态范围的点源杂散光系数，属于光电测试领域。

背景技术

航天用光学系统的杂光主要来源于视场外明亮物体(尤其是太阳)的强烈辐射，这些辐射经光学系统后发生散射、衍射，以杂光形式分布于光学系统像面探测器上，从而影响光学系统的探测能力。太阳的辐射能量主要集中在可见光波段，因此工作波段为可见光的光学系统，对杂光抑制的要求也更加严格。

杂光对光学系统的影响是非常有害的，其直接表现在降低像面的对比度，降低信噪比，并且可能会在像面上产生光斑，导致像质下降，某些情况下甚至会造成系统失效。

光学系统杂光抑制能力的强弱，采用点源透过率PST(Point Source Transmittance)指标来评价，表征光学系统杂光水平的点源透过率PST定义为：光学系统视场外视场角为θ的点源目标的辐射，经光学系统后在像面产生的辐射照度E_d(θ)与入瞳处辐射照度E_i的比值，其数学表达式为：

$\mathrm{PST}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{E_d\left(\mathrm{\θ}\right)}{E_i}---\left(1\right)$

因此，PST也可以叫做点源透射比，PST越小则表示系统的杂光抑制能力越强，系统性能好。PST体现了光学系统本身对点源杂光的抑制能力，而与杂光辐射强度无关。

发明内容

本发明为了得到现有光学系统中杂光透射系数，而提出了一种大动态范围点源杂光透射系数测量装置。

本发明包括太阳模拟器、光路组件、水平转台和探测器；水平转台上安装有待测光学系统，所述的水平转台用于控制待测光学系统在水平面内旋转；光路组件包括孔径光阑、折轴反射镜和大口径平行光管；太阳模拟器发出的光线经孔径光阑投射在折轴反射镜上，经折轴反射镜反射后投射到大口径平行光管上，大口径平行光管的出射光束为大口径平行光，所述的大口径平行光投射在待测光学系统的入瞳口径上；探测器分为前部探测器和后部探测器，所述前部探测器和后部探测器分别安装在待测光学系统的受光面上和背光面上，探测器用来探测待测光学系统前后辐射照度。

应用于空间光学系统中的大动态范围点源杂光透射系数测量装置具有动态范围大，测试方便，实现难度小等优点，尤其适用于空间光学系统等对杂散光抑制要求比较高的光学系统的杂光测试。在整个测量过程中，通过步进电机控制器控制水平旋转台的旋转角度，以此实现角度的变化，提高了角度旋转的速度和精度。在整个测量过程中，通过孔径光阑来限制成像光束的大小，使得大口径平行光管发出的平行光始终充满待测光学系统的入瞳口径。入瞳处的辐射照度采用专业级的可见光照度计进行测量，像面处的辐射照度采用微光照度计进行测量。结合两种不同量程的照度计，扩大了装置的测量动态范围。测量装置采用了折轴反射镜，使得测量装置结构紧凑。

附图说明

图1和图2是大动态范围点源杂光透射系数测量装置的结构示意图，其中，图1是当测量入射光时，只安装前部探测器8的大动态范围点源杂光透射系数测量装置的结构示意图，图2是当开始旋转角度测量出射光时，只安装后部探测器7的大动态范围点源杂光透射系数测量装置的结构示意图；图3是太阳模拟器1的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中的大动态范围点源杂光透射系数测量装置包括太阳模拟器1、光路组件、水平转台6和探测器；水平转台6上安装有待测光学系统5，所述的水平转台6用于控制待测光学系统5在水平面内旋转；光路组件包括孔径光阑2、折轴反射镜3和大口径平行光管4；太阳模拟器1发出的光线经孔径光阑2投射在折轴反射镜3上，经折轴反射镜3反射后投射到大口径平行光管4上，大口径平行光管4出射光束为大口径平行光，所述的大口径平行光投射在待测光学系统5的入瞳口径上，即大口径平行光管4是将入射光束扩展为大口径平行光照射到待测光学系统5的入瞳口径上；太阳模拟器1、孔径光阑2、折轴反射镜3、大口径平行光管4及待测光学系统5位于同一水平面上；探测器分为前部探测器8和后部探测器7，所述前部探测器8和后部探测器7分别安装在待测光学系统5的受光面上和背光面上，探测器用来探测待测光学系统5前后辐射照度，当测量入射光时，只在待测光学系统5的受光面上安装前部探测器8用于测量入瞳处辐射照度E_i，当开始旋转角度测量出射光时，只在待测光学系统5的背光面上安装后部探测器7用于测量经光学系统后在像面产生的辐射照度E_d(θ)。所述的孔径光阑2，用来限制光束大小，使得经过大口径平行光管4的平行光在整个测量过程都充满待测光学系统5的整个入瞳口径。所述的折轴反射镜3使得整个测量装置结构比较紧凑。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述太阳模拟器1由高压短弧氙灯1.1和椭球反射罩1.2组成；高压短弧氙灯1.1放置在椭球反射罩1.2的焦点上。高压短弧氙灯1.1为1000kw功率、色温约为6000k的高压短弧氙灯，太阳模拟器1模拟真实的太阳光照环境，发出的平行光的发散角小于32′，光束均匀性优于2.5％。在待测光学系统5的入瞳口径处的辐射照度大于1000lx。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于所述的水平转台6采用步进电机控制旋转，旋转角精度为0.05°。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同点在于所述的前部探测器8为可见光照度计，其量程为0.01lx～999900lx。后部探测器7为微光照度计，其量程为10^-6lx～0.2lx。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

Claims (6)

1.大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于它包括太阳模拟器(1)、光路组件、水平转台(6)和探测器；水平转台(6)上安装有待测光学系统(5)，所述的水平转台(6)用于控制待测光学系统(5)在水平面内旋转；光路组件包括孔径光阑(2)、折轴反射镜(3)和大口径平行光管(4)；太阳模拟器(1)发出的光线经孔径光阑(2)投射在折轴反射镜(3)上，经折轴反射镜(3)反射后投射到大口径平行光管(4)上，大口径平行光管(4)的出射光束为大口径平行光，所述的大口径平行光投射在待测光学系统(5)的入瞳口径上；探测器分为前部探测器(8)和后部探测器(7)，所述前部探测器(8)和后部探测器(7)分别安装在待测光学系统(5)的受光面上和背光面上，探测器用来探测待测光学系统(5)前后辐射照度。

2.根据权利要求1所述的大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于所述太阳模拟器(1)由高压短弧氙灯(1.1)和椭球反射罩(1.2)组成；高压短弧氙灯(1.1)放置在椭球反射罩(1.2)的焦点上。

3.根据权利要求2所述的大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于高压短弧氙灯(1.1)为1000kw功率、色温约为6000k的高压短弧氙灯。

4.根据权利要求1、2或3所述的大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于所述的水平转台(6)采用步进电机控制旋转。

5.根据权利要求4所述的大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于前部探测器(8)为可见光照度计，其量程为0.01lx～999900lx。

6.根据权利要求4所述的大动态范围点源杂光透射系数测量装置，其特征在于后部探测器(7)为微光照度计，其量程为10^-6lx～0.2lx。

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