[实用新型]大口径杂散光测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学检测领域，涉及一种大口径杂散光测试装置，尤其涉及一种主要用于各类光学相机在光机对接前光学系统性能的考核时所采用的大口径杂散光系数的测试装置。

背景技术

近年来，随着高灵敏度，低探测阈值探测器的发展，对光学系统杂散光的抑制有了更高的要求，这就要求杂散光测量系统有更高的精度。

光学系统成像时，在像面上除了按正常光路成像外（或非成像），尚有一些非成像光线落在像面上，这些不参与成像的有害光称为杂散光。杂散光对光学系统像质的影响很大，由于系统中光学元件、机械部件等对光的反射与散射，造成非成像光线在像面上扩散的现象，使得系统所成像清晰度差、对比度降低。光学系统的调制传递函数在整个空间频率范围内将随着杂光系数的增大而降低。因此，杂散光系数是反映光学系统成像质量的重要指标，杂散光检测是光学系统像质检测的重要方面之一。

星载各种航天相机大多工作在探测极弱目标信号的情况下，而目标源和环境光经过光学系统孔径的衍射，以及结构与光学元件表面的散射、反射到达像面探测器形成杂散光。它产生的原因错综复杂，不仅与制造光学系统的工艺、材料有关，还与像差特性、衍射现象、目标特征有关，它使相机对比度和调制传递函数明显降低，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光辐射噪声淹没。

目前研究的大口径、长焦距杂散光测试方法主要针对大口径光学系统的杂散光测试，是以航天在轨高像质探测类相机为背景，展开对航天相机在地面杂散光抑制能力定标技术进行研究的。

传统光学系统杂散光测量普遍使用的是整体包覆后用积分球测试的黑斑法，这种测试方法可验证目标源经过光学系统后产生的杂散光辐射。传统的测量装置只能评价轴上目标光源产生的杂散光辐射对探测能力的影响，缺少轴外杂散光测量的能力；然而对于航天高灵敏度探测类相机会受轴外其他辐射源产生的杂散光影响，造成的目标对比度下降，因此，轴外杂散光测试装置的研究，对于评价光学系统轴外杂散光抑制水平来说显得尤为重要。

目前，在各种大口径、长焦距航天相机的研制中，常见的杂散光测量装置（黑斑法测量系统）只能对小口径光学系统的杂散光进行测试，如口径小于等于Φ300mm的光学系统，然而对于口径超过Φ300mm的光学系统的杂散光系数无法进行全口径测试。这主要由于大口径、长焦距光学系统的口径太大、焦距太长，而测量装置由于光学材料的原因，无法选用大口径透射式光学玻璃来制作消色差准直物镜；同时对于长焦距光学系统的杂散光测量，若不采用准直物镜，将无法模拟无穷远处的目标辐射，从而不能真实反映光学系统杂散光的抑制水平。因此，以往的杂散光系数测量装置需进一步的改进，以满足当前光学系统杂散光测量的需要。

另外，以往的杂散光测量装置的目标模拟器均采用“牛角塞子”作为消光系统，以提供高对比度的黑斑目标，其消光效率为1000:1；而对于高精度杂散光系数的测量，1000:1的目标对比度就显得消光能力太差，从而影响最终的杂散光测量精度（往往会由于黑斑不黑的原因，造成杂散光测量结果偏大）。

综上所述，考虑到该课题的研究是用于对大口径、长焦距光学系统杂散光测试的关键技术，该项技术的研究成功，将预示着国内大口径、长焦距杂散光地面标定技术进入一个新的台阶。因此，开展大口径、长焦距、高精度杂散光测量技术的研究，将对我国光学系统杂散光测量领域的发展起着推动性作用。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够有效的对光学系统结构的杂散光抑制能力进行考核的大口径杂散光测试装置。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种大口径杂散光测试装置，其特殊之处在于：所述大口径杂散光测试装置包括目标模拟器、球形平行光管、探测系统以及数据采集与处理系统；所述目标模拟器设置在球形平行光管的入射光路上；待测光学系统设置在球形平行光管的出射光路上；所述探测系统设置在待测光学系统的像面处；所述探测系统与数据采集与处理系统相连。

上述球形平行光管包括积分球、设置在积分球球壁上的准直物镜以及设置在积分球内部的光源；所述积分球包括入光口以及出光口；所述目标模拟器设置在积分球的入光口处；待测光学系统设置在积分球的出光口处；所述光源发出的光线照亮目标模拟器后通过准直物镜准直至待测光学系统。

上述目标模拟器设置在积分球的入光口处并处于准直物镜的焦点处。

上述准直物镜是离轴抛物面镜。

上目标模拟器是黑目标源以及白目标源。

上述黑目标源与白目标源的目标对比度至少是10000:1。