[发明专利]一种点源透过率测试系统

说明书

本发明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系统，以解决PST测试精度受杂光影响的问题。包括光源、平行光管及测试腔体，还包括设置在平行光管出光口与测试腔体入光口之间的可变光阑装置；可根据被测相机口径以及测试角度选择合适的光阑大小，以屏蔽测试孔径之外的入射光柱，减少杂光辐射量，同时设计用于点源透过率测试的双球型腔体，其横竖截面与双圆柱型腔体相同，该腔体结构的截面在方位和俯仰上同时兼顾双圆柱型腔体的消光优点，使得相机测试角度为非水平方向时，腔体内壁反射光线经过多次反射后，能够进入到相机内部的杂光几乎可以忽略向完全不受限，保证杂光测试的顺利进行。

技术领域

本发明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系统，可有效屏蔽点源透过率测试过程中的环境杂散光以及屏蔽测试孔径之外的入射光柱，减少杂光辐射量。

背景技术

空间光学系统在轨工作时，受到来自太阳直射、地球漫反射等杂散光源的影响，因此在投入运行之前，必须在地面上对其进行杂光测试以评估其杂光抑制能力，点源透过率(PST)是目前常用的评价指标。

图1为点源透过率测试光路原理图，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(即反映被测相机本身杂光抑制能力，也是我们需要探测的能量)，还叠加了一层由于其他途径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，这些噪声在像面上的叠加降低了测试信噪比，影响PST测试精度及测试阈值，因此必须采取措施予以抑制。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；对于途径(3)引起的噪声，通过提高空气洁净度来减小。

目前最先进的测试腔体为双圆柱型结构，该结构具体公开在申请号为2017113524719的专利中。其结构如图2所示，腔体内壁材料使用具有高吸收率(优于95％)和低散射率(低于1％)的亚克力板，该结构两个对称的内壁分别对应两个不同的圆心C1和C2，两圆心分开一定距离，相机置于二者中间，如果一束杂散光线经过或靠近其中一个圆心C1，则经C1圆柱内壁反射后到达对面的内壁，由于C1和C2不重合，则二次反射光线肯定不会按原路返回，经过多次反射后，能够进入到相机内部的杂光几乎可以忽略。

然而，双圆柱型腔体结构在被测相机测试角度为方位水平方向进行时，可以有效抑制背景杂光，在被测相机进行俯仰角度的测试时，一次反射的杂散光线仍然存在很大几率直接进入到相机入瞳，因为在双圆柱型腔体的俯仰截面并不满足前述两离心圆的几何消杂光原理，因此使用双圆柱型腔体测试时，相机仅仅只能保证在方位方向进行偏转角度下的PST测量(方位方向是：以图1中图纸平面的法线为旋转轴，方位方向位于图纸平面，与法线垂直，即被测相机由图1中的实线转到虚线，转动方向即为方位方向)，俯仰或者其余方向的测量则无法兼顾，对于光轴对称设计的相机而言，仅仅进行方位方向的PST测量已经足够，双圆柱型腔体完全可以满足需求，但是对于光轴非对称设计的相机而言，双圆柱型腔体在测试上仍然有局限性。

且在工程应用中，实际进入到测试腔体的激光光柱尺寸主要由平行光管出瞳口径决定，同时通过测试腔进光口进入的激光能量柱由于在尺寸上必须完全覆盖被测相机的口径，因此被测相机在测试腔体内接收到的能量除了经过相机遮光罩本身衰减后进入的部分之外，还包括入射能量柱多余部分在腔体内反射进入相机的能量，这部分能量的产生，会降低PST测试的阈值，给正常测试造成干扰，使得测试值永远比实际值大，另外由于PST测试需要测试不同角度的数值，随着相机的转动，在大角度测试时相机入瞳截面为椭圆形状，此时入射能量柱的多余部分面积更大，对相机PST数值的影响也越大，尤其是在瑞利散射量级的PST测试(10^-8量级)时，入射能量柱的多余部分对系统PST测试的影响是颠覆性的。

发明内容