CN104601983A - 离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置 - Google Patents

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Abstract

离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置，属于空间光学领域，针对离轴多反空间相机仅测试宽波段的平均透过率，或测试某一单波长位置处的透过率，不能测试在全波段内每个波长位置处的透过率的问题，全波段准直辐射照明源固定在精密移动导轨上，调整全波段准直辐射照明源发出的辐射光与离轴多反空间相机中光学系统的光轴平行，经光学系统后成像到焦平面上；绝对光谱辐射接收器固定在精密移动导轨，调整使得绝对光谱辐射接收器的入光口放置到焦平面位置处；主控计算机向控制器发送控制指令，控制器控制精密导轨带动全波段准直辐射照明源运动，精密导轨带动绝对光谱辐射接收器运动，实时测试沿焦平面长度方向不同位置处的光谱辐射量。

Description

离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置
技术领域
本发明属于空间光学领域，具体涉及离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置。
背景技术
透过率是空间相机的重要技术指标之一。空间相机采用长焦平面的离轴多反光学系统，实现大视场和宽覆盖。随着空间相机技术以及多光谱和超光谱技术的发展，空间相机的绝对光谱透过率日益受到重视，绝对光谱透过率对空间相机的成像性能有直接的影响。空间相机离轴多反光学系统的主镜比较长，一般大于800mm，焦平面的长度一般大于300mm。因此空间相机光学系统组装完成后，快速测试空间相机的绝对光谱透过率及沿焦平面长度方向的均匀性，对空间相机的研制具有重要意义。
目前光学系统的透过率测试，仅测试较宽波段内的平均透过率，无法测试系统的绝对光谱透过率，或者采用单色激光器测试某一长位置处的透过率，这些都不能反应空间相机的光谱透过率。
发明内容
为了解决现有技术离轴多反空间相机仅测试宽波段的平均透过率，或测试某一单波长位置处的透过率，不能测试在全波段内每个波长位置处的透过率的问题，本发明提出一套用于离轴多反空间相机的绝对光谱透过率及其均匀性的测试装置。在空间相机光机系统装配完成后，测试相机的绝对光谱透过率及沿焦平面长方向的绝对光谱透过率一致性。
本发明的技术方案是：离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置，
全波段准直辐射照明源固定在精密移动导轨上，调整全波段准直辐射照明源发出的辐射光与离轴多反空间相机中光学系统的光轴平行，经光学系统后成像到焦平面上；
绝对光谱辐射接收器固定在精密移动导轨，调整移动导轨使得绝对光谱辐射接收器的入光口放置到焦平面位置处；
主控计算机向控制器发送控制指令，控制器控制精密导轨带动全波段准直辐射照明源运动，精密导轨带动绝对光谱辐射接收器运动，实时测试沿焦平面长度方向不同位置处的光谱辐射量。
在全波段准直辐射照明源中，积分球光源的出光口位置处安装可调光栏，用于调整积分球出光口的光斑尺寸；平行光管焦平面的位置为积分球光源出光口的中心位置；在平行光管出光口的位置放置出射光斑调节器，用于调节全波段准直辐射照明源的出射光斑直径；调节可调光栏可以调整平行光管的发散角。
在绝对光谱辐射接收器中，绝对光谱辐射计安装在光接收积分球上方与入射光轴垂直方向位置处，用于测试光接收积分球接收到的绝对光谱辐射量，绝对光谱辐射计的入射光经光栅分光后，由线阵CCD接收，可以快速的获得全部光谱辐射数据；
调整全波段准直辐射照明源的可调光栏和出射光斑调节器，使得全波段准直辐射照明源发出的辐射光在离轴多反空间相机焦平面形成的光斑尺寸小于绝对光谱辐射接收器的入光口，其发出的辐射能全部被绝对光谱辐射接收器所接收。
本发明的有益效果是：全波段准直辐射照明源为离轴多反相机提供小发散角全谱段的准直辐射照明源，绝对光谱辐射接收器用于接收全波段准直辐射照明源发出的全部辐射。在测试时，调整全波段准直辐射照明源的发散角及出射光斑的直径，使其发出的辐射经过空间相机光学系统后在焦面位置处形成的小光斑可完全被绝对光谱辐射接收器所接收。然后将全波段准直辐射照明源发出的辐射全部被绝对光谱辐射接收器接收，然后计算二者的比值，可以计算出对应的位置的绝对光谱透过率。在空间相机入光口前精密导轨上移动全波段准直辐射照明源，在焦面位置处使用精密导轨带动绝对光谱辐射接收器移动并接收全部光斑，可以测试焦平面长度方向各位置处的绝对光谱透过率。
本发明是从离轴多反光学系统的结构及应用需求角度出发，研制一套适合离轴多反空间相机光学系统的绝对光谱透过率测试装置。通过发明全波段辐射照明源和绝对光谱辐射接收器，利用精确位移导轨，快速完成对离轴多反空间相机的绝对光谱透过率精确测试，以及沿焦平面长度方向的绝对光谱透过率均匀性测试。为空间相机提供准确的测试数据。
附图说明
图1：本发明所述全波段准直辐射照明源。图中标号：1、积分球光源，2、可调光栏，3、平行光管，4、出射光斑调节器。
图2：本发明所述绝对光谱辐射接收器。图中标号：5、光接收积分球的入光口，6、光接收积分球，7、绝对光谱辐射计。
图3：本发明离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置结构示意图。图中标号：8、精密移动导轨，9、离轴多反系统主镜，10、离轴多反系统次镜，11、离轴多反系统三镜，12、离轴多反系统四镜，13、离轴多反系统焦面位置，14、精密移动导轨，15、控制器，16、主控计算机。
具体实施方式
如图1所示，全波段准直辐射照明源，积分球光源1是由多只LED组成的光源，其发出具有6000K色温的太阳光谱的可见/近红外光，积分球的内表面为高反射率的涂层。积分球光源1的出光口位置处安装可调光栏2，用于调整积分球出光口的光斑尺寸。3为平行光管，其焦平面的位置为积分球出光口的中心位置。在平行光管出光口的位置放置出射光斑调节器4，用于调节全波段准直辐射照明源的出射光斑直径。调节积分球出光口的可调光栏2可以调整平行光管3的发散角。考虑到绝对光谱辐射接收器的入光口比较小，通过调整平行光管的出光口处出射光斑调节器4的大小，使其出光口的直径小于等于绝对光谱辐射接收器的入光口。
如图2所示，绝对光谱辐射接收器，光接收积分球5的入光口接收全波段准直辐射照明源发出的全部辐射，光接收积分球5的内表面为高反射率的涂层，绝对光谱辐射计6安装在与光接收积分球5垂直角的位置处，用于测试光接收积分球5接收到的绝对光谱辐射量。考虑到光学系统的焦平面位置的空间比较小，光接收积分球5的入光口比较小，一般小于25mm。可根据空间相机的具体空间位置来设计光接收积分球5的尺寸及其入光口的尺寸。
如图3所示，离轴多反空间相机的光学系统是由离轴多反系统主镜9、离轴多反系统次镜10、离轴多反系统三镜11和离轴多反系统四镜12组成的离轴多反光学系统。将全波段准直辐射照明源固定在精密移动导轨8上，调整全波段准直辐射照明源发出的辐射光与光学系统的光轴平行，经光学系统后成像到焦平面13上。绝对光谱辐射接收器固定在精密移动导轨14，调整导轨的位置使得绝对光谱辐射接收器的入光口5放置到焦平面13位置处。调整全波段准直辐射照明源的积分球出光口可调光栏2和出射光斑调节器4，使得全波段准直辐射照明源发出的辐射在焦平面13形成的光斑尺寸小于绝对光谱辐射接收器的入光口5，其发出的辐射能全部被绝对光谱辐射接收器所接收。绝对光谱辐射接收器实时采集接收到的光谱辐射量。主控计算机16向控制器15发送控制指令，控制器15控制精密导轨8带动全波段准直辐射照明源运动，精密导轨14带动绝对光谱辐射接收器运动，实时测试沿焦平面长度方向不同位置处的光谱辐射量。然后将全波段准直辐射照明源的出光口对准绝对光谱辐射接收器的入光口5，测试总的光谱辐射量。通过计算焦平面13各位置处的光谱辐射量与总辐射量的比值，获得光学系统的在各焦平面13位置处的光谱透过率。同时计算出沿焦平面长度方向各位置处的均匀性。
本发明所使用全波段准直辐射照明源中的积分球光源为多种LED组成的太阳光谱模拟光源，也可以为多种LED组成光谱等能光源。

Claims (3)

1.离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置，其特征是，
全波段准直辐射照明源固定在精密移动导轨(8)上，调整全波段准直辐射照明源发出的辐射光与离轴多反空间相机中光学系统的光轴平行，经光学系统后成像到焦平面(13)上；
绝对光谱辐射接收器固定在精密移动导轨(14)，调整移动导轨(14)使得绝对光谱辐射接收器的入光口放置到焦平面(13)位置处；
主控计算机(16)向控制器(15)发送控制指令，控制器(15)控制精密导轨(8)带动全波段准直辐射照明源运动，精密导轨(14)带动绝对光谱辐射接收器运动，实时测试沿焦平面长度方向不同位置处的光谱辐射量。
2.根据权利要求1所述的离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置，其特征是，在全波段准直辐射照明源中，积分球光源(1)的出光口位置处安装可调光栏(2)，用于调整积分球出光口的光斑尺寸；平行光管(3)焦平面的位置为积分球光源(1)出光口的中心位置；在平行光管(3)出光口的位置放置出射光斑调节器(4)，用于调节全波段准直辐射照明源的出射光斑直径；调节可调光栏(2)可以调整平行光管(3)的发散角。
3.根据权利要求2所述的离轴多反空间相机绝对光谱透过率及其均匀性测试装置，其特征是，在绝对光谱辐射接收器中，绝对光谱辐射计(7)安装在光接收积分球(6)上方与入射光轴垂直方向位置处，用于测试光接收积分球(6)接收到的绝对光谱辐射量，绝对光谱辐射计(7)的入射光经光栅分光后，由线阵CCD接收，可以快速的获得全部光谱辐射数据；
调整全波段准直辐射照明源的可调光栏(2)和出射光斑调节器(4)，使得全波段准直辐射照明源发出的辐射光在离轴多反空间相机焦平面(13)形成的光斑尺寸小于绝对光谱辐射接收器的入光口(5)，其发出的辐射能全部被绝对光谱辐射接收器所接收。
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