專利名稱：基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)，尤其是一種基于計算全息 元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)。
背景技術：
大口徑成像光學系統(tǒng)的研制極大的促進了各個相關技術的發(fā)展，其雜散 光水平作為光學系統(tǒng)的一項重要指標對成像光學系統(tǒng)的成像對比度和分辨 率可產生重要影響，尤其是在某些探測應用領域，雜散光水平直接影響了探 測能力的提高，因此光學系統(tǒng)的雜光設計和檢測勢在必行。從國內外的相關
領域的研究看，對雜光水平的評價和檢驗主要通過對點源透過率(PST)和雜 光系數(shù)(V)兩種參數(shù)的測試解決。
國內對大口徑光學系統(tǒng)的PST參數(shù)的檢驗主要使用激光照明的平行光 管加轉臺來完成。由于PST參數(shù)主要針對點光源造成的雜光進行估算，因此 不能用于評價以地球為背景的空間光學對地觀測應用情況下的雜光水平。
雜光系數(shù)的測量理論上可利用大口徑積分球作帶黑色目標的均勻面光 源來加以測量來實現(xiàn)。此方法中大口徑積分球的開口直徑必須超過被檢測光 學系統(tǒng)的口徑，且在出口處要設置同等口徑的準直光學鏡頭，同時大口徑積 分球的出口直徑應小于其直徑的1/3，當被測光學系統(tǒng)的光學通光口徑超過 500mm以后，積分球和準直光學鏡頭的口徑變得無法實現(xiàn)，因此目前還從 出現(xiàn)解決有關大口徑光學系統(tǒng)的雜光觀lJ試的方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決了為解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種測試 方便，實現(xiàn)難度小的大口徑雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明為一種基于計算全息元件的大口徑雜
光系數(shù)測試方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟
1) 將出射的激光擴束成為大口徑平行光；
2) 將該大口徑平行光照射到計算機全息光學元件上得到空心光束；
3) 將空心光束出射入待測光學系統(tǒng)后，在待測光學系統(tǒng)后焦面上形成
被亮光區(qū)圍繞的黑斑區(qū)域；
4) 分別測量黑斑區(qū)域光照度^及亮光區(qū)的光照度^;
5) 根據(jù)公式^!^100Q/。得出雜光系數(shù)e。
上述步驟5)中可以利用輻射度計在各個出射角度進行輻射亮度的標定， 得到修正曲線C(w,)，將雜光系數(shù)e公式修正為e二AxC'(w,)x100。/0。
一種實現(xiàn)上述的基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法的測試
系統(tǒng)，其特殊之處在于該系統(tǒng)包括激光器、大口徑平行光管、計算機全息 光學元件和可測量光照度的照度計，激光器、大口徑平行光管、計算機全息 光學元件依序設置在同一光路上。
上述激光器和大口徑平行光管之間設置有折軸反射鏡。
上述測試系統(tǒng)還包括有可進行輻射亮度標定的輻射度計。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明使用激光照明的大口徑平行光管和在光瞳處安置大口徑的計 算機全息光學元件(CGH)，來模擬產生無窮遠的亮背景下的黑目標，計算
機全息光學元件(CGH)做為關鍵元件，其口徑可與被測光學系統(tǒng)相當，不
需要使用大口徑的積分球及準直光學系統(tǒng)，就可實現(xiàn)大口徑光學系統(tǒng)的雜光
系數(shù)的測試，同時所使用的CGH無對中心要求，其制備難度較小，而且大 口徑CGH可以使用膜壓的方法拼接制作，因此在保證其黑目標邊緣的清晰 度不受CGH元件的平整度影響的情況下，可以在塑料薄膜上制作出任意大 小的元件，因此無論多大口徑的光學系統(tǒng)都可用本實用新型的方法來測量雜 光系數(shù)，從而從根本上解決大口徑光學系統(tǒng)雜光系數(shù)的測量問題。2、重量輕、體積小。實現(xiàn)本發(fā)明方法的整套系統(tǒng)重量輕、體積小，可 方便的實現(xiàn)大口徑的光學系統(tǒng)的測量。
圖1為本發(fā)明的測試系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體方法步驟如下
1) 將出射的激光擴束成為大口徑平行光；
2) 將該大口徑平行光照射到計算機全息光學元件上得到空心光束；
3) 將空心光束出射入待測光學系統(tǒng)后，在待測光學系統(tǒng)后焦面上形成
被亮光區(qū)圍繞的黑斑區(qū)域；
4) 分別測量黑斑區(qū)域光照度^及亮光區(qū)的光照度^;
5) 根據(jù)公式^ixl00。/。得出雜光系數(shù)e。由于計算機全息光學元件
(CGH )的設計制造誤差造成的￡ .會隨著光照角度和出射角度的變化而變
化，因此可以利用輻射度計在各個出射角度進行輻射亮度的標定，得到修正 曲線C(w,)，將雜光系數(shù)e公式修正為e-AxC(w，^)x100。/。，以消除計算機
全息光學元件帶來的誤差，使測得的雜光系數(shù)更準確。
參見圖i，本發(fā)明的測試系統(tǒng)包括依序設置在同一光路上的激光器i、
大口徑平行光管5和計算機全息光學元件6，以及可測量光照度的照度計4， 激光器1和大口徑平行光管5之間還可設置有折軸反射鏡2，其可使激光器 1發(fā)出的激光發(fā)生折射，使本發(fā)明的測試系統(tǒng)變的緊湊；本發(fā)明的測試系統(tǒng) 還包括有可進行輻射亮度標定的輻射度計。
本發(fā)明的測試系統(tǒng)工作時，激光器1發(fā)射一定功率的激光經由大口徑平 行光管5準直成為平行光束，照射到大口徑的計算機全息光學元件(CGH) 6上得到了所謂的空心光束。即由計算機全息光學元件的光束分解能力，將 平行光束變換成為零級角度附近為缺級，而將光能量均勻分解到其他角度范
圍內，由此形成對應無窮遠帶有黑色目標的均勻面光源。這時將待測光學系
統(tǒng)3的光軸對準計算機全息光學元件6的零級位置，則在待測光學系統(tǒng)3的 焦面上可以得到純粹由雜光導致的光學背景圖像。將兩者光軸錯開則可以得 均勻亮目標下光學系統(tǒng)響應。通過照度計4測量雜光背景圖像照度與均勻亮 目標的焦平面圖像照度，兩圖像照度之比即相應為的雜光系數(shù)。
名詞解釋
空心光束指某光束在特定的立體角區(qū)域(一般為圓錐形)無光輻射， 而在半空間的其他的立體角區(qū)域內有均勻光輻射。
權利要求
1、一種基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)將出射的激光擴束成為大口徑平行光；2)將該大口徑平行光照射到計算機全息光學元件上得到空心光束；3)將空心光束出射入待測光學系統(tǒng)后，在待測光學系統(tǒng)后焦面上形成被亮光區(qū)圍繞的黑斑區(qū)域；4)分別測量黑斑區(qū)域光照度Eb及亮光區(qū)的光照度Ew；5)根據(jù)公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>e</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>E</mi><mi>b</mi> </msub> <msub><mi>E</mi><mi>w</mi> </msub></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mo>%</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2006101048620002C1.gif" wi="24" he="10" top= "90" left = "58" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/-->得出雜光系數(shù)e。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方 法，其特征在于所述步驟5)中可以利用輻射度計在各個出射角度進行輻射亮度的標定，得到修正曲線C(w,W,將雜光系數(shù)e公式修正為<formula>formula see original document page 2</formula> 。
3、 一種實現(xiàn)權利要求1所述的基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法的測試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括激光器、大口徑平行光管、計 算機全息光學元件和可測量光照度的照度計，所述激光器、大口徑平行光管、計算機全息光學元件依序設置在同一光路上。
4、 根據(jù)權利要求3所述的基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試系 統(tǒng)，其特征在于所述激光器和大口徑平行光管之間設置有折軸反射鏡。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測 試系統(tǒng)，其特征在于所述測試系統(tǒng)還包括有可進行輻射亮度標定的輻射度計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)，尤其是一種基于計算全息元件的大口徑雜光系數(shù)測試方法及其系統(tǒng)。其技術解決方案為該方法包括以下步驟1)將出射的激光擴束成為大口徑平行光；2)將該大口徑平行光照射到計算機全息光學元件上得到空心光束；3)將空心光束出射入待測光學系統(tǒng)后，在待測光學系統(tǒng)后焦面上形成被亮光區(qū)圍繞的黑斑區(qū)域；4)分別測量黑斑區(qū)域光照度E<sub>b</sub>及亮光區(qū)的光照度E<sub>w</sub>；5)根據(jù)公式e=E<sub>h</sub>/E<sub>w</sub>×100％得出雜光系數(shù)e。其解決了普通技術中測試不方便、實現(xiàn)難度困難的技術問題。
文檔編號G01M11/02GK101178337SQ20061010486
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月7日 優(yōu)先權日2006年11月7日
發(fā)明者李英才, 樊學武, 陳榮利, 臻 馬 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所