[发明专利]待测光学系统杂散光检测方法及杂散光检测系统

说明书

技术领域

本发明属光学领域，涉及一种测试杂散光的方法及其系统，尤其涉及一种待测光学系统杂散光检测方法及杂散光检测系统。

背景技术

杂光辐射是指光学系统中除了目标（或成像光线）外扩散于探测器（或成像）表面上的其它非目标（或非成像）光线辐射能，以及经非正常光路到达探测器的目标光线辐射能。杂散辐射的危害性在于降低像面的对比度和调制传递函数，使整个像面层次减少，清晰度变坏，甚至形成杂光斑点，严重时使目标信号完全被杂散辐射噪声所淹没。

为了保证相机具有清晰的图像、较高的传递函数，国内外研究人员将杂散光作为评价光学系统性能的一项重要指标。然而目前对光学系统杂散光测试方法的研究较为落后，以至于杂光问题已严重影响了其它方面的发展，成为光学系统设计水平进一步提高的“瓶颈”，一些系统由于没有很好地解决杂散光的抑制而导致整个系统的失败。对空间光学系统而言，杂散光的影响就更为严重，因此，开展杂散光测试方法研究已成为空间光学工程中的关键技术之一。

目前对杂光水平的评价方法主要有两种：

第一种：在设计阶段主要是采用ASAP、TracePro、OptiCAD等杂散光分析软件，把被分析光学系统的模型建立起来再利用光线追迹蒙特卡洛数值模拟法等对系统杂散光进行分析计算，其基本思想为：把杂光辐射能看作是由大量相互独立的能束光线组成的辐射能。光线的发射位置和方向、到达反射面的吸收或反射、进入半透明部件后的吸收、折射或投射，以及衍射等一系列传递过程均由相应的概率模型确定。跟踪一束光线直到它被吸收或溢出系统，然后再跟踪下一束光线，最后跟踪一定数量的光束后可得较为稳定的统计结果，由此计算给出系统的点源透过率PST（Piont Sources Transmittance）。

点源透过率PST定义：光学系统视场外视场角为θ的点源目标的辐射，经过光学系统后，在像面产生的辐射照度E_i(θ_i,λ)与入瞳处的辐射照度E(λ)的比值，其数学表达式为：

PST(θ,λ)=Ei(θi,λ)E(λ)---(1)]]>

点源透过率PST体现了光学系统本身对杂光的衰减能力，而与杂光源的辐射强度无关。显然PST小，则表示系统杂光抑制能力强，系统性能好。于是，一个光学系统对视场外杂光的抑制指标常常表示为：杂光源在偏离光学系统光轴的临界限制角为θ_j时，系统的点源透过率pst(θ_j,λ)小于某个值。

第二种：光学系统集成后，在实验室进行杂散光测试，获得系统杂散光测试结果。目前主要是对光学系统杂散光系数V（Veiling Glare Index）进行测试。光学系统像面上照度是由成像光束引起的照度E₀和杂光引起的附加照度ΔE的总和。所谓杂光系数（V）是指像平面上杂光引起的附加照度ΔE和总照度E之比，即：