CN207742114U - 一种用于点源透过率测试的改进型腔体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光学系统杂散光测试领域，涉及一种用于点源透过率测试的改进型腔体。包括密封腔体及设置在密封腔体外部的光陷阱；密封腔体的侧壁由横截面为优弧的两个曲面对接而成；两个曲面的对接处设入光口；密封腔体的顶部与底部通过平板密封；光陷阱位于与入光口相对的两个曲面的对接处；光陷阱的横截面为等腰梯形。排除了PST测试结果中的“尖峰”噪点。
Description
技术领域
本实用新型属于光学系统杂散光测试领域，涉及一种用于光学系统点源透过率测试的改进型测试腔体。
背景技术
PST测试过程中，平行光束入射到相机进光口时，在相机探测面上得到的信号除了经过相机本身杂光抑制衰减之后的能量，还叠加了一层由于其他途径反射而进入相机的噪声能量，这些途径包括：(1)光源照射或散射到实验室墙壁以及地面引起的反射；(2)相机遮光罩外壁被平行光照射后引起的二次反射；(3)空气微粒引起的散射。通过以上途径进入相机的能量我们称之为噪声，对于途径(1)和(2)引起的噪声，通常是将被测相机放置在一独立的测试腔体内，以屏蔽外界环境中的反射光。如本实用新型人之前在专利2017113524719中公开了一种双柱罐结构的测试腔体，由于受到实验室尺寸限制，同时保证双柱罐外测试环境的稳定，入射到双柱罐内的平行光束，除了进到被测相机内的光束之外，其余光线必须在双柱罐内完成衰减吸收，因此，为了使双柱罐内杂散光背景辐射减至最小，通常使用一种截面为等腰直角三角形的光陷阱，光陷阱内壁材料均为黑色亚克力，起到吸收入射平行光的作用，如图1所示，平行光经过相机后进入光陷阱，至少经过5次反射才能原路返回，根据亚克力板吸收率计算，出射光能量仅为入射光的0.0000003倍，极大地降低了腔体内部的杂光辐射量。
然而在PST测试过程中，我们发现在相机偏转角度较大，随着PST测试阈值的进一步降低，原本平滑下降的测试曲线会出现一些“尖峰”噪点，对整个相机的PST测试结果形成干扰，排除这些尖峰点比较耗费测试时间和成本，同时容易让技术人员产生误判。
实用新型内容
为了能够排除PST测试结果中的“尖峰”，本实用新型提供了一种用于点源透过率测试的改进型腔体，主要是对双柱罐中截面为等腰直角三角形的光陷阱进行了改进。
首先对PST测试结果中出现的“尖峰”现象通过光线追迹软件进行了分析，分析得到PST数据“尖峰”点的原因如图2所示，图2所示为双柱罐内反射光线对“尖峰”数据点贡献的路径图，一次反射光线以大角度直接入射到截面为等腰直角三角形光陷阱其中的一个腰边上，二次反射光线进入罐内在双柱罐内壁再次反射，最终进入到被测相机入瞳处，按照该路径，亚克力板的反射率约为4％，则入射到相机的杂光能量PST值为10-4～10-5量级，这和测试结果是吻合的，通过该路径可以看出，等腰直角三角形光陷阱对于沿光轴入射的平行光的吸收效果是极好的，然而对于非平行光方向的一次反射光的吸收不理想。
针对这种现象，本实用新型提出了如下的技术解决方案提供一种用于点源透过率测试的改进型腔体，包括密封腔体及设置在密封腔体外部的光陷阱；密封腔体的侧壁由横截面为优弧的两个曲面对接而成；两个曲面的对接处设入光口；密封腔体的顶部与底部通过平板密封；其特殊之处在于：上述光陷阱位于与入光口相对的两个曲面的对接处；上述光陷阱的横截面为等腰梯形。
优选地，定义等腰梯形上底所在的面为光陷阱的上底面，光陷阱的上底面内壁设有消光黑布，光陷阱的其余面内壁设有黑色亚克力板。
优选地，光陷阱的结构尺寸满足如下约束条件：
式中，为密封腔体入光口的开口直径，l为密封腔体的径向长度，为光陷阱开口尺寸，l1为等腰梯形腰长，L为等腰梯形下底长。
优选地，构成密封腔体侧壁的两个曲面相互对称，待测相机位于两个曲面圆心C1、C2连线的中点处。
优选地，上述密封腔体的内壁的材料为黑色亚克力板。
优选地，黑色亚克力板表面粗糙度低于5nm。
优选地，两个曲面对应的圆心之间的距离Δr与待测相机最大口径d的比值大于等于3。
优选地，密封腔体的入光口的开口直径大于等于平行光管出光口径。
优选地，密封腔体的中心高h0等于平行光管中心高h。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型对双柱罐中截面为等腰直角三角形的光陷阱进行了改进，使用一种横截面为等腰梯形的光陷阱，该光陷阱内壁采用消光黑布和亚克力板结合的方式，在平行光路中完全保留了原光陷阱的消光能力，在非平行光路中，对大角度的一次反射光线通过消光黑布进行吸收，使得PST测试出现的“尖峰”噪点能量至少降低10000倍，改善了低阈值的PST测试，降低了双柱罐内的杂光背景辐射，提高了测试精度。
附图说明
图1为截面为等腰三角形的光陷阱结构及消光原理图；
图2为截面为等腰三角形的光陷阱光线路径图；
图3为本实用新型改进后的截面为等腰梯形的光陷阱结构及消光原理图；
图4为本实用新型改进后的截面为等腰梯形的光陷阱光线路径图；
图5为本实用新型的整体三维模型图。
图中附图标记为：1-双柱罐，2-光陷阱，3-被测相机。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
本实用新型在双柱罐1结构的测试腔体的基础上对光陷阱进行了改进，设计了如图3所示一种改进型的光陷阱装置，该光陷阱2横截面的结构为等腰梯形(等腰梯形所在平面与密封腔体的顶部、底部平行)，为等腰直角三角形沿底边拉长之后的效果，同时在该等腰梯形的上底(图中点划线)上使用消光黑布作为吸收层，其余边长处仍然采用亚克力材料。改进后的光陷阱对沿光轴入射的平行光吸收效果与原光陷阱完全相同，对上述非平行光方向的一次反射光线的吸收效果如图4所示，由于消光黑布的表面可近似看做朗伯体，其反射率低于万分之一，因此能够返回至被测相机3入瞳的光线能量PST相对原光陷阱的效果至少会降低10000倍，约10-8～10-9量级，可以极大地改善降低“尖峰”噪点的量级，对低阈值的PST测试是有利的。
改进后的光陷阱设计时，须获得如下参数：1)双柱罐开口直径2)双柱罐长度l。
如图3所示，光陷阱开口尺寸为等腰梯形腰长为l1，结构尺寸需满足如下约束条件：
光陷阱设计好之后，等腰梯形上底(图3所示的点划线边)内壁采用消光黑布涂层，其余内壁统一采用黑色亚克力板拼接。
黑色亚克力板选材时，其表面粗糙度要求低于5nm，亚克力保护膜应保证在安装结束之后才能够去除，以防止划伤，结构设计时，内壁尺寸统一为正公差。
Claims (9)
1.一种用于点源透过率测试的改进型腔体，包括密封腔体及设置在密封腔体外部的光陷阱；密封腔体的侧壁由横截面为优弧的两个曲面对接而成；两个曲面的对接处设入光口；密封腔体的顶部与底部通过平板密封；其特征在于：所述光陷阱位于与入光口相对的两个曲面的对接处；所述光陷阱的横截面为等腰梯形。
2.根据权利要求1所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：定义等腰梯形上底所在的面为光陷阱的上底面，光陷阱的上底面内壁设有消光黑布，光陷阱的其余面内壁设有黑色亚克力板。
3.根据权利要求2所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：
光陷阱的结构尺寸满足如下约束条件：
式中，为密封腔体入光口的开口直径，l为密封腔体的径向长度，为光陷阱开口尺寸，l1为等腰梯形腰长，L为等腰梯形下底长。
4.根据权利要求3所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：构成密封腔体侧壁的两个曲面相互对称，待测相机位于两个曲面圆心C1、C2连线的中点处。
5.根据权利要求4所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：所述密封腔体的内壁的材料为黑色亚克力板。
6.根据权利要求5所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：黑色亚克力板表面粗糙度低于5nm。
7.根据权利要求6所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：两个曲面对应的圆心之间的距离Δr与待测相机最大口径d的比值大于等于3。
8.根据权利要求7所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：密封腔体的入光口的开口直径大于等于平行光管出光口径。
9.根据权利要求8所述的用于点源透过率测试的改进型腔体，其特征在于：密封腔体的中心高h0等于平行光管中心高h。
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