红外与激光工程
2021, 50(8): 20200517
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了解决现有镜面偏心测量设备存在的问题, 本文研究了一种采用切换镜头和调焦相结合的方法来设计的镜面偏心测量光学系统, 使用这个光学系统, 既能使被测镜面的曲率半径扩展到-∞～+∞范围, 又能保证测量精度。通过Lighttools软件对这个光学系统进行光线追迹, 分析其杂光分布, 结果表明: 准直镜头内部多次反射产生的杂光强度很低, 可以忽略。而当被测镜头中存在相邻球心像距的镜面时, 产生的杂光强度比较大, 在后续的图像处理过程中, 必须增强目标图像的对比度。利用研制的镜面偏心测量设备进行测量实验, 结果进一步验证了杂光分析的正确性。
中心偏心 杂光分析 切换镜头 调焦 centering error stray light analyzing lens switching focusing adjustment
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高可探测极限星等能力，观测到更多较暗较远恒星作为深空探测飞船导航定姿的参考星，设计了采用改进的卡塞格林结构与三片球面补偿镜组相结合的折反式星敏感器光学系统。其中，改进的卡塞格林结构有利于轴外消球差及彗差，同时生成系统焦距及大尺寸入瞳；靠近像面的补偿镜组校正反射结构的残余像差，同时补偿镜组像方远心的设计保证了系统全视场照度的均匀性，也降低了系统离焦对像面安装的敏感性。本系统焦距180 mm，像方F数2，全视场2ω为3°×3°，有效入瞳面积5106 mm2，在450~800 nm的宽光谱范围内质心偏差优于2.5 μm、垂轴色差小于3.5 μm，80%弥散斑能量集中在3×3 pixel内，传递函数接近衍射极限。采用主次反射镜遮光罩及两级外镜筒遮光设计，并在Lighttools软件中对光机系统杂散光模拟分析，设计结果表明在2°~40°杂光源成像视场范围内，点源透过率在10-6~10-4量级，该系统设计方案及结果可为用于深空任务的星敏感器系统的参考依据。
光学设计 折反射 星敏感器 遮光罩 杂光分析
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室，吉林 长春130033
针对光学系统的杂光导致三线阵测绘相机成像质量下降的问题，根据光学系统的设计结果，对相机入口处的杂光能量、像面杂光辐照度、杂光系数等进行了分析与计算，提出了合理的杂光抑制措施。利用Thermal Desktop软件和Light-Tools软件，对三线阵立体测绘相机各光学系统进行分析与模拟计算，得到其杂光系数均小于5%。最后进行了光学实验，并利用面源法测试了杂光系数。检测结果验证了杂光分析与研究方法的正确性以及杂光抑制措施的可行性。
三线阵测绘相机 光学设计 成像质量 杂光分析 three line array mapping camera optical design imaging quality stray light analysis
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室, 吉林 长春130033
针对高成像质量三线阵测绘相机杂光导致相机成像质量下降的问题, 文章根据光学系统的设计结果, 对相机的杂光系数进行分析与计算, 提出合理的杂光抑制措施；利用ZEMAX软件和LightTools软件, 分析了杂光对三线阵立体测绘相机成像的影响, 通过模拟计算得到杂光系数小于5%的理论结果；实验检测了相机实际杂光系数, 得到最大杂光系数小于6%的实测结果, 模拟了杂光影响下的光学系统图像, 证明了杂光抑制措施的有效性和杂光影响下成像分析的合理性。
三线阵 测绘相机 模拟成像 杂光分析 three-line CCD mapping camera simulated image stray light analysis
讨论具有多个挡光环的漫射这光筒的等效反射率.在比较了文献中已介绍的几种等效反射率之后，提出了一种更为合理的算法，它不仅考虑了挡光环边缘的直接散射和衍射，同时也考虑了为提高杂光估计可靠性作遮光筒分块计算时挡光环结构的实际影响.并用实例计算作了比较.
杂光分析 反射率 双向反射率分布函数(BRDF) 挡光环
提出了一种适用于微机条件的杂光分析方法,用接近大型杂光分析软件的分块计算方式计算主反射镜的一次散射、遮光筒-主镜的二次散射以及筒边的衍射散射,可用于估计遮光完善光学系统的杂光水平.实例计算表明,分析结果十分近似大型软件APART的结果.
杂光分析 杂散辐射 辐射散射
