[发明专利]一种用于光学传递函数测量的光谱目标发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光学传递函数测量的光谱目标发生器。

背景技术

光学传递函数反映了光学系统或光电系统的频率响应特性，是定量评价光学系统或光电系统成像质量的重要性能指标，广泛用于光电成像系统设计和研制过程中光学系统和光电系统的性能评价。

光学传递函数的主要测量方法有：扫描法、自相关法和频谱比较法等。其中扫描法是最常用的测量方法，目前商用的光学传递函数测量仪器几乎都采用扫描法测量。基于扫描法的光学传递函数测量仪器主要由目标发生器、像分析仪和控制处理系统等部分组成。其中目标发生器用于产生测量所需的针孔、狭缝等目标。这些目标具有特殊的空间特征分布，并满足光学传递函数测量时的物距要求和目标光谱特性要求。物距要求可以通过两种方法实现：一是移动目标发生器，改变其与待测光学系统之间的距离；二是采用光学组件将目标发生器的靶标成像到指定的物距。

要满足测试目标光谱特性要求，则要求目标发生器中靶标的照明光光谱特性与测试要求光谱特性相同。通常，目标发生器中的光源采用卤钨灯等宽波段光源，其光谱特性往往不满足光学传递函数测量时目标光谱特性的要求，通常在卤钨灯等光源前放置滤光片实现测量所需的目标光谱特性。

一种典型的光学传递函数测量用目标发生器的结构如附图1所示。照明光源1为卤钨灯，准直透镜2用于准直光束，准直光束通过滤光片3后，经会聚透镜4会聚至靶标5上，扩束物镜6用于增加出射光束的扩散角。该光学传递函数测量用目标发生器对于要产生具有不同光谱分布特性的测量目标，需要更换不同的滤光片。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单，通用性强，测试速度快、效率高的光学传递函数测试用光谱可控目标发生器，用于产生光学传递函数测试目标，该测试目标的照明光的光谱分布可根据测试光谱要求进行调节。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于光学传递函数测试的光谱目标发生器，包括照明光源、测试靶标、扩束物镜、光谱控制组件和积分球；光谱控制组件对照明光源发出的宽波段光源的光谱组成及各组分的强度进行控制后，调整各单色光的强度在整个光谱分布范围内的权重，输出一系列不同波长的单色照明光，满足光学传递函数的测试光谱要求；光谱控制组件的输出光入射至积分球的入口处，积分球将接收到的各单色光混合成复色光，由积分球的出射口输出，将针孔或狭缝式的测试靶标照明；测试靶标发出的光束经扩束物镜，增加其输出光束的扩散角，从而得到满足光学传递函数测试光谱要求的测试目标光束。

本发明所述的一种光谱控制组件，其结构包括准直透镜、组合窄带滤光片、液晶空间光调制器及会聚透镜；准直透镜将照明光源发出的光准直成宽波段平行光输出至组合窄带滤光片，组合窄带滤光片与液晶空间光调制器的前表面紧密贴合；宽波段平行光经过组合窄带滤光片后，输出不同波长的单色平行光至液晶空间光调制器上；会聚透镜将液晶空间光调制器的出射光会聚至积分球的入口处。所述的组合窄带滤光片由不同透过波长的n个矩形窄带滤光单元组成，n为正整数；宽波段平行光经过组合窄带滤光片后出射n束不同波长的单色平行光，各单色平行光的空间分布与组合窄带滤光片上的矩形区域相对应。所述的液晶空间光调制器上的像元分割成n个区域，n为正整数；每个区域与组合窄带滤光片上的窄带滤光单元对应。

本发明所述的另一种光谱控制组件，其结构包括前会聚透镜、光谱分光系统、液晶空间光调制器及后会聚透镜；前会聚透镜将照明光源发出的光会聚至光谱分光系统的入射狭缝处，经过分光后，光谱分光系统将不同波长的各单色光会聚在它的输出面上，各单色光的聚焦位置按波长依次连续排布；液晶空间光调制器位于光谱分光系统的输出面处；液晶空间光调制器的出射光经后会聚透镜会聚至积分球的入口处。

液晶空间光调制器像元矩阵的行方向平行于光谱分光系统输出面上的光谱排布方向，液晶空间光调制器的每一列对应于光谱分光系统输出的不同波长单色光的输出位置。

本发明所述的液晶空间光调制器还包括控制模块，控制模块输出信号控制液晶空间光调制器上像元的透过率，改变各单色光的出射光强，调整各单色光能量占总出射光能量的权重。

与现有技术相比本发明具有如下的有益效果：

1、目标发生器能够根据光学传递函数测试光谱要求，调节目标照明光源的光谱特性，产生满足要求的测试目标。

2、采用光谱控制组件对目标发生器光源发出的照明光光谱进行控制，具有结构简单，调整方法简单、测试速度快等优点。

3、采用积分球实现多束单色光复合成复色光输出，输出光强均匀。