专利名称：基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种杂光系数测试方法及其系统，尤其是一种基于计算全息 元件的大口径杂光系数测试方法及其系统。
背景技术：
大口径成像光学系统的研制极大的促进了各个相关技术的发展，其杂散 光水平作为光学系统的一项重要指标对成像光学系统的成像对比度和分辨 率可产生重要影响，尤其是在某些探测应用领域，杂散光水平直接影响了探 测能力的提高，因此光学系统的杂光设计和检测势在必行。从国内外的相关
领域的研究看，对杂光水平的评价和检验主要通过对点源透过率(PST)和杂 光系数(V)两种参数的测试解决。
国内对大口径光学系统的PST参数的检验主要使用激光照明的平行光 管加转台来完成。由于PST参数主要针对点光源造成的杂光进行估算，因此 不能用于评价以地球为背景的空间光学对地观测应用情况下的杂光水平。
杂光系数的测量理论上可利用大口径积分球作带黑色目标的均匀面光 源来加以测量来实现。此方法中大口径积分球的开口直径必须超过被检测光 学系统的口径，且在出口处要设置同等口径的准直光学镜头，同时大口径积 分球的出口直径应小于其直径的1/3，当被测光学系统的光学通光口径超过 500mm以后，积分球和准直光学镜头的口径变得无法实现，因此目前还从 出现解决有关大口径光学系统的杂光观lJ试的方法。
发明内容
本发明解决了为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种测试 方便，实现难度小的大口径杂光系数测试方法及其系统。
本发明的技术解决方案是本发明为一种基于计算全息元件的大口径杂
光系数测试方法，其特殊之处在于该方法包括以下步骤
1) 将出射的激光扩束成为大口径平行光；
2) 将该大口径平行光照射到计算机全息光学元件上得到空心光束；
3) 将空心光束出射入待测光学系统后，在待测光学系统后焦面上形成
被亮光区围绕的黑斑区域；
4) 分别测量黑斑区域光照度^及亮光区的光照度^;
5) 根据公式^!^100Q/。得出杂光系数e。
上述步骤5)中可以利用辐射度计在各个出射角度进行辐射亮度的标定， 得到修正曲线C(w,)，将杂光系数e公式修正为e二AxC'(w,)x100。/0。
一种实现上述的基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方法的测试
系统，其特殊之处在于该系统包括激光器、大口径平行光管、计算机全息 光学元件和可测量光照度的照度计，激光器、大口径平行光管、计算机全息 光学元件依序设置在同一光路上。
上述激光器和大口径平行光管之间设置有折轴反射镜。
上述测试系统还包括有可进行辐射亮度标定的辐射度计。
本发明具有以下优点
1、本发明使用激光照明的大口径平行光管和在光瞳处安置大口径的计 算机全息光学元件(CGH)，来模拟产生无穷远的亮背景下的黑目标，计算
机全息光学元件(CGH)做为关键元件，其口径可与被测光学系统相当，不
需要使用大口径的积分球及准直光学系统，就可实现大口径光学系统的杂光
系数的测试，同时所使用的CGH无对中心要求，其制备难度较小，而且大 口径CGH可以使用膜压的方法拼接制作，因此在保证其黑目标边缘的清晰 度不受CGH元件的平整度影响的情况下，可以在塑料薄膜上制作出任意大 小的元件，因此无论多大口径的光学系统都可用本实用新型的方法来测量杂 光系数，从而从根本上解决大口径光学系统杂光系数的测量问题。2、重量轻、体积小。实现本发明方法的整套系统重量轻、体积小，可 方便的实现大口径的光学系统的测量。
图1为本发明的测试系统的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的具体方法步骤如下
1) 将出射的激光扩束成为大口径平行光；
2) 将该大口径平行光照射到计算机全息光学元件上得到空心光束；
3) 将空心光束出射入待测光学系统后，在待测光学系统后焦面上形成
被亮光区围绕的黑斑区域；
4) 分别测量黑斑区域光照度^及亮光区的光照度^;
5) 根据公式^ixl00。/。得出杂光系数e。由于计算机全息光学元件
(CGH )的设计制造误差造成的￡ .会随着光照角度和出射角度的变化而变
化，因此可以利用辐射度计在各个出射角度进行辐射亮度的标定，得到修正 曲线C(w,)，将杂光系数e公式修正为e-AxC(w，^)x100。/。，以消除计算机
全息光学元件带来的误差，使测得的杂光系数更准确。
参见图i，本发明的测试系统包括依序设置在同一光路上的激光器i、
大口径平行光管5和计算机全息光学元件6，以及可测量光照度的照度计4， 激光器1和大口径平行光管5之间还可设置有折轴反射镜2，其可使激光器 1发出的激光发生折射，使本发明的测试系统变的紧凑；本发明的测试系统 还包括有可进行辐射亮度标定的辐射度计。
本发明的测试系统工作时，激光器1发射一定功率的激光经由大口径平 行光管5准直成为平行光束，照射到大口径的计算机全息光学元件(CGH) 6上得到了所谓的空心光束。即由计算机全息光学元件的光束分解能力，将 平行光束变换成为零级角度附近为缺级，而将光能量均匀分解到其他角度范
围内，由此形成对应无穷远带有黑色目标的均匀面光源。这时将待测光学系
统3的光轴对准计算机全息光学元件6的零级位置，则在待测光学系统3的 焦面上可以得到纯粹由杂光导致的光学背景图像。将两者光轴错开则可以得 均匀亮目标下光学系统响应。通过照度计4测量杂光背景图像照度与均匀亮 目标的焦平面图像照度，两图像照度之比即相应为的杂光系数。
名词解释
空心光束指某光束在特定的立体角区域(一般为圆锥形)无光辐射， 而在半空间的其他的立体角区域内有均匀光辐射。
权利要求
1、一种基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)将出射的激光扩束成为大口径平行光；2)将该大口径平行光照射到计算机全息光学元件上得到空心光束；3)将空心光束出射入待测光学系统后，在待测光学系统后焦面上形成被亮光区围绕的黑斑区域；4)分别测量黑斑区域光照度Eb及亮光区的光照度Ew；5)根据公式<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"/-->得出杂光系数e。
2、 根据权利要求1所述的基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方 法，其特征在于所述步骤5)中可以利用辐射度计在各个出射角度进行辐射亮度的标定，得到修正曲线C(w,W,将杂光系数e公式修正为<formula>formula see original document page 2</formula> 。
3、 一种实现权利要求1所述的基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方法的测试系统，其特征在于该系统包括激光器、大口径平行光管、计 算机全息光学元件和可测量光照度的照度计，所述激光器、大口径平行光管、计算机全息光学元件依序设置在同一光路上。
4、 根据权利要求3所述的基于计算全息元件的大口径杂光系数测试系 统，其特征在于所述激光器和大口径平行光管之间设置有折轴反射镜。
5、 根据权利要求3或4所述的基于计算全息元件的大口径杂光系数测 试系统，其特征在于所述测试系统还包括有可进行辐射亮度标定的辐射度计。
全文摘要
本发明涉及一种杂光系数测试方法及其系统，尤其是一种基于计算全息元件的大口径杂光系数测试方法及其系统。其技术解决方案为该方法包括以下步骤1)将出射的激光扩束成为大口径平行光；2)将该大口径平行光照射到计算机全息光学元件上得到空心光束；3)将空心光束出射入待测光学系统后，在待测光学系统后焦面上形成被亮光区围绕的黑斑区域；4)分别测量黑斑区域光照度E<sub>b</sub>及亮光区的光照度E<sub>w</sub>；5)根据公式e=E<sub>h</sub>/E<sub>w</sub>×100％得出杂光系数e。其解决了普通技术中测试不方便、实现难度困难的技术问题。
文档编号G01M11/02GK101178337SQ20061010486
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者李英才, 樊学武, 陈荣利, 臻 马 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所