杂光系数和点源透过率复合测试系统技术方案

本实用新型专利技术涉及杂光系数和点源透过率复合测试系统，能够较大程度节约成本。本系统包括用于测杂光系数的第一系统以及用于测点源透过率的第二系统，第一系统与第二系统共用同一个准直反射镜。本实用新型专利技术创新式的使用了离轴反射镜机构，极大的节约了测试成本，通过光源系统、采集系统等的配合，实现了对大口径、长焦距相机光学部件杂散光抑制能力的准确、全面测试。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
杂光系数和点源透过率复合测试系统
本技术属于光学检测领域，涉及一种低成本的杂光系数和点源透过率复合测试系统，尤其涉及一种针对同时具有杂光系数测试和点源透过率测试的实验室，建立的一套高精度、复合式、低成本的测试系统。
技术介绍
近年来，随着高灵敏度、低探测阈值探测器的发展，人们对深空微弱目标的探测便成为了可能，而光学系统杂散光的抑制能力将直接影响到微弱目标的探测，为了寻求更好的抑制杂散光的技术，光学测试必不可少，一种能全面、高精度的对光学系统杂散光抑制能力进行测试的检测设备便呼之欲出了。杂散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。近地空间光学系统由于在太空中工作，各种目标背景复杂，变化多端，对于光学系统的视场外有强烈辐射源，工作环境恶劣。同时，被探测目标信号又非常微弱，这些强辐射比所探测目标辐射强度常常高出几个数量级，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。杂散光产生的原因主要有3个:光学系统视场外部辐射、光学系统内部辐射以及成像光线的散射。当今在各种航天相机的研制中，杂散光的测试方法有两种，一种是采用积分球系统、大口径准直镜、黑斑目标和探测器测量相机视场内杂散光系数，评价相机杂光抑制能力。另一种是采用高亮度光源、大口径准直镜、转台和探测器测量相机视场外点源透过率PST (Point Source Transmittance),评价杂散光抑制能力。对于弱目标探测用相机而言，不仅及易受视场外明亮天体太阳光、地气、星光、极光等的强烈辐射遮光罩表面产生杂光造成的目标对比度和成像质量下降，而且也极易受太阳光、地气光和月光在某个成像时刻进入视场内，经过镜面、镜筒和探测器表面散射产生的杂光造成的目标对比度和成像质量下降。因此，对这类相机既要评价视场内杂光的影响，还要测量视场外杂光的影响。传统的黑斑法测试杂散光时，考虑到透射式准直物镜产生的杂光会对测试结果引入较大影响，使用离轴抛物式反射镜基本不引入杂光，可以有效的解决上述问题。点源透过率测试时，也需要使用到准直物镜。研究表明，大口径探测相机探测目标非常微弱，例如口径为Φ 500mm、焦距5m的相机，极限探测星等可达15等星，这类相机在杂散光抑制方面需要多种措施。杂散光测试时需要的准直系统口径必须大于被测相机，而一款口径Im左右，焦距30m左右的尚轴反射式准直系统的造价闻达1000多万兀，而系统王镜的成本接近系统总成本的80%，若按上述两种方法各自购置必须的准直物镜，设备购置费及其昂贵，无法负担，如此，将严重影响科研院所、企事业单位等测试实验室的发展和能力的提高。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本技术提供了一种能够较大程度节约成本的复合式杂散光和点源透过率测试系统。本技术的技术解决方案是:杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特殊之处在于，包括用于测杂光系数的第一系统以及用于测点源透过率的第二系统，第一系统包括积分球系统和准直反射镜，第二系统包括准直反射镜和次镜，所述第一系统与第二系统共用同一个准直反射镜；当测量杂光系数时，准直反射镜位于积分球系统的开口处，当测量点源透过率时，准直反射镜位于次镜的出射光路上。第一系统放置准直反射镜的位置与第二系统放置准直反射镜的位置之间设置有滑轨；所述准直反射镜包括大口径离轴抛物镜和与滑轨匹配的滚轮。复合测试系统还包括用于将大口径离轴抛物镜固定在测试位置的定位装置。第一系统包括积分球系统、准直反射镜、采集系统、控制系统、数据处理单元、显示单元；准直反射镜设置在积分球系统的开口处，被测光学系统设置在积分球系统的出光口处；被测光学系统的输出端与采集系统连接；控制系统分别与积分球系统、采集系统、数据处理单元以及显示单元相连。第二系统包括激光器、星点单元、准直系统、转台、采集系统、控制系统、数据处理单元、显示单元；星点单元设置在激光器与准直系统之间并处于准直系统的焦平面上，准直系统包括准直反射镜、次镜；次镜、准直反射镜依次设置在激光器经星点单元后的出射光路上；被测光学系统设置在经准直反射镜反射后的出射光路上，转台设置在被测光学系统下方，被测光学系统的输出端与采集系统连接；控制系统分别与激光器、准直反射镜、转台、采集系统、数据处理单元以及显示单元相连。第一系统和第二系统共用一套采集系统、控制系统、数据处理单元和显示单元。本技术的优点是:(I)本技术首次创新式的使用了机动式准直反射镜，通过光源系统、采集系统等的配合，实现了对大口径、长焦距相机光学部件杂散光的准确、全面测量。解决了传统杂散光测试设备购置费用昂贵、测试不全面的局限性，极大程度的降低了设备成本，以上述Φ Im通光口径的测试设备而言，可节省至少1000万元的设备购置费用，非常适合在工程应用中推广和使用。(2)本技术的机动式反射镜安装有可与滑轨光滑接触的滚轮，机动式反射镜在杂光系数测试、点源透过率测试过程中机动运动，在运动动前后，可以保证离轴反射镜的面形不发生变化，不会对测试精度产生影响。(3)本技术在滑轨上为机动式反射镜设置了准确的定位机构，足以保证积分球系统和准直系统光束的准直度优于5，从而不会影响测试结果。(4)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统可完成光学系统视场内杂光系数的测量和视场外点源透过率的测量，可以全面涵盖光学系统杂散光抑制能力的测试。(5)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，杂光系数测试精度可达0.5%，点源透过率测试精度可达10_6。(6)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，积分球系统内的光源选用多枚卤钨灯、氙灯，可以模拟3000K~6500K的色温。(7)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，选用大功率激光器，可提高点源透过率的测试精度。激光器波长选用650nm、2.2 μ m、10.6 μ m,可满足可见、中波红外、长波红外波段的测试需求。(8)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，准直系统选用口径为lm，焦距为30m的机动式离轴反射镜(抛物面镜)，光谱范围与激光器波长匹配，可覆盖可见、红外波段的点源透过率测试。(9)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，在准直系统出射窗口处安装有可变光阑，可根据不同被测光学系统的通光口径大小调整准直系统出射光束的口径，以满足不同相机测试的需要。(10)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，光谱采集系统使用了积分球采集装置结构，可以消除光电倍增管等光电探测设备由于入射光角度的不同引入的对测试结果的影响。(11)本技术的低成本杂光系数和点源透过率复合测试系统，光谱采集系统使用了光电倍增管，响应率高、噪声低，可以满足点源透过率测试精度的需求。【附图说明】图1是本技术的结构示意图；其本文档来自技高网...

【技术保护点】
杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特征在于，包括用于测杂光系数的第一系统以及用于测点源透过率的第二系统，第一系统包括积分球系统和准直反射镜，第二系统包括准直反射镜和次镜，所述第一系统与第二系统共用同一个准直反射镜；当测量杂光系数时，准直反射镜位于积分球系统的开口处，当测量点源透过率时，准直反射镜位于次镜的出射光路上。

【技术特征摘要】
1.杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特征在于，包括用于测杂光系数的第一系统以及用于测点源透过率的第二系统，第一系统包括积分球系统和准直反射镜，第二系统包括准直反射镜和次镜，所述第一系统与第二系统共用同一个准直反射镜；当测量杂光系数时，准直反射镜位于积分球系统的开口处，当测量点源透过率时，准直反射镜位于次镜的出射光路上。2.根据权利要求1所述的杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特征在于，所述第一系统放置准直反射镜的位置与第二系统放置准直反射镜的位置之间设置有滑轨；所述准直反射镜包括大口径离轴抛物镜和与滑轨匹配的滚轮。3.根据权利要求2所述的杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特征在于，所述复合测试系统还包括用于将大口径离轴抛物镜固定在测试位置的定位装置。4.根据权利要求1或2或3所述的杂光系数和点源透过率复合测试系统，其特征在于，第一系统包括积分球系统、准直反射镜、采集系统、控制系统、数据处理单元、显示单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛勋，赵建科，徐亮，刘峰，赛建刚，陈永权，张洁，胡丹丹，田留德，段亚轩，高斌，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：实用新型
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