CN104865048B - 一种杂散光测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杂散光测量装置和测量方法，测量装置包括激光器、探测器，激光器有测试波段和定位波段两个波段光，两波段光共口径同方向出射，激光器测量波段和探测器响应波段位于待测光学系统的关注波段范围内，探测器覆盖激光器的测量波段。测量时，首先对光学系统入口进行分区，调整激光器出射光束相对光学系统光轴方向的夹角，并利用置于光学系统像平面的探测器，探测开启状态下的激光器出射光束到达像平面的光能量，完成该孔径位置、该离轴角条件下，杂散光的影响程度的测量，通过孔径积分获得该离轴角条件下杂散光影响程度。本发明的优点在于原理简单，通用各种尺寸口径的光学系统，且可以直观定位杂散光一次散射位置路径。

Description

一种杂散光测量装置和测量方法

技术领域

本发明属于光学系统研制过程中的性能测试技术，具体涉及一种杂散光测量装置和测量方法，它用于光学系统的杂散光影响程度的初步测试，以及杂散光影响路径的定位。

背景技术

随着空间光学遥感技术图像数据的广泛应用，对空间光学遥感数据的定量化要求越来越高，因此测试空间光学遥感仪器的光学系统杂散光的影响程度，对杂散光的传输路径进行定位，是空间光学遥感仪器的研制过程中必要的一项测试项目。

国内外通用的杂散光测试评价方法为点源透过率测试方法，该方法对测试环境要求较高，且在测试过程中，要求测试装置的出射光束尺寸覆盖光学系统的入口。当光学遥感仪器的入口尺寸较大时，则要求增大测试装置的出射光束尺寸，以及测试场地的空间，从而大大增加了测试装置的研制难度、研制成本以及设备维护成本，不利于工程应用的推广。

本发明针对上述点源透过率测试方法遇到大口径光学系统的一些测试问题，提出一种光学系统入口分区测试的杂散光测试方法。该测试方法原理简单，通用各种口径的光学系统，且可以直观定位杂散光一次散射位置路径。

发明内容

本发明的目的是提出了一种杂散光测量装置和测量方法，解决大口径光学系统的杂散光传输路径定位及杂散光影响程度的技术问题。

本发明的杂散光测量装置如图1所示，它包括激光器和探测器。其中:激光器包括激光器头部、调整架两大部分。激光头部有测试波段和定位波段两个波段激光，两波段的激光共口径同方向出射，当测试波段为可见波段时，激光器的测试波段和定位波段为同一波段，另外可以在激光头部光束出射前端加设锁相装置来提高测试精度；调整架具有两维平动和两维俯仰，共四维调节和锁定功能。

激光头部的测试波段和探测器响应波段位于待测光学系统的关注波段范围内，探测器覆盖激光器的测试波段。

杂散光测量方法如下：首先对光学系统入口进行分区，将孔径相对较小的激光器放置在光学系统前端的某子孔径位置处，调整激光器出射光束相对光学系统光轴方向的夹角，并利用置于光学系统像平面的探测器，探测开启状态下的激光器出射测量波段光束到达像平面的光能量，完成该孔径位置、该离轴角条件下，杂散光的影响程度的测量，通过孔径积分可以获得，该离轴角条件下杂散光影响程度。另外，借助肉眼查看激光出射定位波段光束在光学系统中的照射位置，对一次散射，甚至二次散射位置进行定位。

本发明杂散光测量技术实施步骤如下：

1.对待测光学系统入口进行分区；

2.将激光器放置在光学系统前端的某子孔径位置处，并调整激光器出射光束相对光学系统光轴方向的夹角到预定角度；

3.将探测器放置在待测光学系统的像平面上；

4.依次开启激光器测量波段和探测器，探测器对探测开启状态下的激光器出射测量波段光束到达像平面的光能量；

5.开启激光器定位波段，肉眼查看激光出射定位波段光束在待测光学系统中照射位置；

6.调整激光器的位置，探测器再次进行激光器出射测量波段的能量探测，直至激光器位置覆盖待测光学系统的全入口和关注的角度范围。

其中，第4和5步骤可以顺序互换。

待测光学系统入口分区的方法：根据激光光束口径和光学系统的结构形式，借助于光学仿真分析结果进行分区。当激光光束口径足够大时，可以采取待测光学系统入口全覆盖的分区方法，即待测光学系统入口的每个分区的最大尺度小于激光光束口径。当激光光束口径远小于光学系统入口时，根据光系统的对称性，采取全入口分区取点，由点构造全入口网格全覆盖。

本发明的优点在于原理简单，通用各种尺寸口径的光学系统，且可以直观定位杂散光一次散射，甚至二次散射位置路径。

附图说明

图1为杂散光测量光路图，其中，包括激光器、待测光学系统、探测器。

图2为旋转对称光学系统入口分区示意图。

图3为面对称光学系统入口分区采点示意图。

具体实施方式

光学系统杂散光测量光路图如图1所示。光学系统入口分区根据激光光束口径大小和光学系统的结构形式而定，比如对于旋转对称式光学结构，采取环带分区，测量过程中，仅对某一半径方向上的任意环带上的小区域进行测量，参见图2；比如对于面对称的离轴式光学系统，且激光光束口径远小于光学系统的入口口径，采取对称半入口网格式取点测量的方式，参见图3。

测量具体实施方法如下：

1.根据激光光束口径大小和光学系统的结构形式，设计测量孔径区域及分布，并对测量孔径位置进行编号Ni(1：N)，设计测量角度θi(ω1：ω2)，设计测量光路布局图；

2.根据测量光路布局图，搭建测量光路；

3.调节激光器位于位置1，激光器的倾角ω1；

4.开启激光器和探测器，对激光器测量波段进行数据采集，查看激光定位波段光束照射位置，探测器采集时，关闭激光器定位波段；

5.保持激光器倾角ω1，调整激光器位置至下位置，并重复第“4步”，直至位置N；

6.调整激光器倾角θi，重复第“5”步，直至倾角至ω2；

7.测量结束，进行数据处理。

Claims (6)

1.一种杂散光测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对待测光学系统入口进行分区，针对每个分区设置测量子孔径，并对测量子孔径进行编号；

2)将激光器放置在待测光学系统前端的某测量子孔径位置处，并调整激光器出射光束相对待测光学系统光轴方向的夹角到预定角度，所述激光器包括测试波段和定位波段两个波段，两波段为共口径同方向出射；

3)将探测器放置在待测光学系统的像平面上；

4)依次开启激光器和探测器，探测器探测开启状态下的激光器出射光束到达像平面的光能量；

5)开启激光器定位波段，肉眼查看激光器出射定位波段光束在待测光学系统中的照射位置，对一次散射、二次散射位置进行定位；

6)重复调整激光器的位置，探测器再次进行能量探测，直至激光器位置覆盖待测光学系统入口的全部分区和关注的各个角度范围。

2.根据权利要求1所述的一种杂散光测量方法：其特征在于：所述的步骤1)中，根据激光光束口径和待测光学系统的结构形式，借助于光学仿真分析结果进行分区，根据待测光学系统的对称性，采取全入口分区取测量子孔径，由测量子孔径构造全入口网格全覆盖。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的激光器当测试波段为可见波段时，其测试波段和定位波段为同一波段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的激光器包括激光器头部、调整架两大部分，调整架具有两维平动和两维俯仰，共四维调节和锁定功能。

5.根据权利要求4所述的一种杂散光测量方法，其特征在于：在所述的激光器头部光束出射前端设置提高测试精度的锁相装置。

6.一种利用权利要求1-5中任一方法进行杂散光测量的装置，包括激光器和探测器，其特征在于：

所述的激光器包括激光器头部、调整架两大部分，激光器头部有测试波段和定位波段两个波段激光，两波段的激光共口径同方向出射，所述的调整架具有两维平动和两维俯仰，共四维调节和锁定功能。