專利名稱：大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學(xué)探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大口徑星等模擬器系統(tǒng)，尤其涉及一種大口徑、消雜光弱光星等的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在進行深空探測時，為了探測到亮度更弱或者距離地球更遠的星體，需要研制一些高靈敏度的探測相機，高靈敏度的相機探測能力很強，目前，國內(nèi)還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備去模擬亮度很弱的星體。國內(nèi)標(biāo)定探測相機的方法是用探測相機在深山中對國際上公認的已知星等的恒星進行拍攝，然后將采集到的數(shù)據(jù)進行處理，完成對探測相機的校準(zhǔn)與標(biāo)定，但這種標(biāo)定方法受到自然條件和天氣的影響，有時連續(xù)等待幾十天也不一定等到滿足實驗條件的天氣，而且此種方法受到大氣對光譜的吸收，大氣密度的測量精度以及大氣 透過了的不穩(wěn)定性影響，所以標(biāo)定精度較低，尤其是對高探測能力的弱光探測相機，由于大氣的散射產(chǎn)生雜散光，使得探測相機背景變亮，微弱目標(biāo)信息完全淹沒在暗背景中。所以，研究實驗室內(nèi)標(biāo)定探測相機是一種必然的選擇，雖然國內(nèi)已經(jīng)研制出了標(biāo)準(zhǔn)星等的星模擬器，但是由于星模擬器自身雜散光難以消除，無法模擬較高星等，因此，國內(nèi)的星模擬器無法標(biāo)定弱光探測相機探測能力，而且，目前國內(nèi)的星模擬器有效口徑較小，不能完成大口徑星模擬器的標(biāo)定任務(wù)，因此，需要研制一種大口徑，消雜光的星模擬器來完成對高探測能力的弱光探測相機的標(biāo)定任務(wù)。

實用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種可實現(xiàn)消雜光、模擬精度高的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特殊之處在于所述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)包括平行光管，所述平行光管包括主鏡、第一次反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡以及平面反射鏡；所述平面反射鏡設(shè)置在入射至平行光管的入射光路上；所述第二次反射鏡設(shè)置在平面反射鏡以及第三次反射鏡的反射光路上；所述第三次反射鏡以及第一次反射鏡設(shè)置在第二次反射鏡的反射光路上；所述主鏡設(shè)置在第一次反射鏡的反射光路上；所述入射至平行光管的入射光依次經(jīng)過平面反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡、第二次反射鏡、第一次反射鏡以及主鏡反射出去。上述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)還包括設(shè)置在平行光管內(nèi)部的消雜光組件。上述消雜光組件包括設(shè)置在第三次反射鏡和第二次反射鏡之間的消雜光光闌。上述消雜光光闌設(shè)置在經(jīng)第三次反射鏡至第二次反射鏡的反射光路上。上述消雜光組件還包括設(shè)置在消雜光光闌上的消光罩。上述消雜光組件還包括設(shè)置在平行光管出射口內(nèi)部的第一消雜光筒、平行光管出射口外部的遮光罩、設(shè)置在主反射鏡的外側(cè)的第二消雜光筒、設(shè)置在第一次反射鏡外側(cè)的第三消雜光筒以及設(shè)置在第二次反射鏡和第三次反射鏡中間的光路上的消光體。[0010]上述消光體是兩個口徑不同的消光筒拼接而成的。上述消雜光光闌是Olmrn的通光孔。上述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)還包括光源以及星點板，所述星點板設(shè)置在平行光管的一次像面上；所述平行光管的平面反射鏡設(shè)置在光源的出射光路上。上述光源是積分球光源。本實用新型的優(yōu)點是本實用新型所提供大口徑消雜光星等模擬器的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的星等模擬器不同之處是，消雜光星等模擬器系統(tǒng)中存在一個二次像面，在二次像面處安裝有消雜光光闌和遮光罩，二次像面與一次像面之間的光路是一個封閉的空間，這樣，從系統(tǒng)發(fā)出的光束，只有有效立體角內(nèi)的光束可以通過遮光罩并從消雜光光闌入射到星模擬器系統(tǒng)，而光源發(fā)出的有效立體角以外的光束均被遮光罩和消雜光光闌遮擋，從而實現(xiàn)消雜光功能。本實用新型的消雜光星模擬器，由于在光學(xué)路中設(shè)置有二次像面，在二次像面處設(shè)置有01_的消雜光光闌和遮光罩，并且系統(tǒng)還設(shè)置有3個消光筒和I個消光體，消雜光裝置可以有效的遮擋系統(tǒng)的雜散光。所以，本系統(tǒng)具有極高的消雜光能力，可以模擬到16等星乃至更高的星等，解決了國內(nèi)現(xiàn)有星模擬器由于系統(tǒng)雜散光太大，無法高精度模擬10等及10等以上的星等。

圖I是本實用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中消雜光光闌部分的放大圖；其中I-主反射鏡、2-第一次反射鏡、3-第二次反射鏡、4-第三次反射鏡、5-平面反射鏡、6-消雜光光闌、7-消光罩、8-第一消光筒、9-第二消光筒、10-第三消光筒、11-消光體、
12-遮光罩、13-星點板、14-積分球光源。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的消雜光星模擬器，主要由平行光管、消雜光組件、光源系統(tǒng)組成；平行光管包括主反射鏡I、第一次反射鏡2、第二次反射鏡3、第三次反射鏡4、平面反射鏡5，主反射鏡I設(shè)置在星模擬器的出射光路上、第一次反射鏡2、第二次反射鏡3、第三次反射鏡4和平面反誰鏡5設(shè)置在平行光管主鏡與焦平面之間的光路上，平面反射鏡5是用來折轉(zhuǎn)系統(tǒng)光路的；消雜光組件包括消雜光光闌6、消光罩7、第一消光筒8、第二消光筒9、第三消光筒
10、消光體11和遮光罩12，消雜光光闌6設(shè)置在星模擬器的二次像面上，消光罩7設(shè)置在消雜光光闌6的外側(cè)，第一消光筒8設(shè)置星模擬器的光出射口內(nèi)，第二消光筒9在主反射鏡I的外側(cè)，第三消光筒10設(shè)置在第一次反射鏡2的外側(cè)，消光體11設(shè)置星模擬器二次像面和 一次像面中間的光路上；光源系統(tǒng)由星點板13和積分球光源14組成，星點板13設(shè)置在星模擬器的焦平面上，積分球光源14設(shè)置在星點板13的外側(cè)。[0024]積分球光源14發(fā)出的光線照亮星點板后，經(jīng)過平面反射鏡5的反射進入星模擬器，最終從星模擬器出射口形成平行光束出射，由于積分球光源14發(fā)出的光束立體角遠遠大于平行光管的F#所對應(yīng)的立體角，所以積分球光源14發(fā)出的光能量絕大部分不能模擬無窮遠星點發(fā)出的光能量，而經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)壁的漫反射變成對星模擬器系統(tǒng)有害的雜散光，而現(xiàn)有的星模擬器只是在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一些遮擋雜散光的裝置，并不能有效阻止雜散光從系統(tǒng)出射口出射。為了解決雜散光對系統(tǒng)星等模擬精度的影響，本實用新型提出了一種新的星模擬器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)平行光管光路中增加一個二次像面，并用消光體11將二次像面與一次像面中間的光路形成一個密閉，在二次像面上安裝一個消雜光光闌6和消光罩7用來吸收和遮擋雜散光，參見圖2，而有效的模擬光束則順利通過消雜光光闌6和消光罩7形成平行光束從星模擬器出射口出射。本實用新型正是利用上述系統(tǒng)實現(xiàn)星模擬器的消雜光功能的，具體原理如下積分球光源14以2 (Sr)立體角發(fā)出的光線照亮星點板13后，星點輻射出的光能量覆蓋2^1 (Sr)立體角的空間，假設(shè)在這2^1 (Sr)立體角空間的光能量是均勻分布的。一般星模擬器系統(tǒng)的F#= 10，對應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的孔徑角U = 2. 86°，所以，一般星模擬器系統(tǒng)的出瞳對焦點處星點光源的圍成的立體角為0. 031 (Sr)，而星點輻射的立體角為 6. 28 (Sr)，可以計算出，從星點輻射出的光能量僅有不到I %的能量是真正有用的光能，而其余99%的能量照射到模擬器系統(tǒng)內(nèi)壁形成雜散光，由于雜散光形成的原因很多(系統(tǒng)內(nèi)壁的漫反射，散射，光學(xué)玻璃的散射以及孔徑衍射等)，雜散光的分布是不能被準(zhǔn)確追跡和計算的。傳統(tǒng)的星模擬器只是在系統(tǒng)各光學(xué)玻璃周圍安裝遮光罩，并將系統(tǒng)內(nèi)壁做染黑處理，但這并不能有效的消除系統(tǒng)的雜散光。本實用新型研制的星模擬器在光路中加入一個二像面，并用消光體11將二次像面與一次像面中間的光路包成一個密閉的空間，在二次像面出安裝一個大小適中的通光孔(消雜光光闌6)，這樣，I %有效光束將會在二次像面上匯聚成一個與通光孔大小相當(dāng)?shù)墓獍撸樌錾涞较乱幻娣瓷溏R，而其余99%形成雜散光的光線會在這個密閉的空間內(nèi)經(jīng)過多次的反射而被內(nèi)壁吸收。本實用新型就是利用這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)星模擬器消雜光功能的，解決了傳統(tǒng)的星模擬器由于雜散光太大而不能精確模擬星點在星模擬器系統(tǒng)出瞳處的照度，無法高精度模擬微弱星點目標(biāo)的難題。本實用新型的星模擬器系統(tǒng)具有很高消雜光能力，可以模擬現(xiàn)有星模擬器無法模擬的微弱目標(biāo)，同時，本實用新型也可用于測試相機的其它光學(xué)性能指標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)包括平行光管，所述平行光管包括主鏡、第一次反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡以及平面反射鏡；所述平面反射鏡設(shè)置在入射至平行光管的入射光路上；所述第二次反射鏡設(shè)置在平面反射鏡以及第三次反射鏡的反射光路上；所述第三次反射鏡以及第一次反射鏡設(shè)置在第二次反射鏡的反射光路上；所述主鏡設(shè)置在第一次反射鏡的反射光路上；所述入射至平行光管的入射光依次經(jīng)過平面反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡、第二次反射鏡、第一次反射鏡以及主鏡反射出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)還包括設(shè)置在平行光管內(nèi)部的消雜光組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消雜光組件包括設(shè)置在第三次反射鏡和第二次反射鏡之間的消雜光光闌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消雜光光闌設(shè)置在經(jīng)第三次反射鏡至第二次反射鏡的反射光路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消雜光組件還包括設(shè)置在消雜光光闌上的消光罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消雜光組件還包括設(shè)置在平行光管出射口內(nèi)部的第一消雜光筒、平行光管出射口外部的遮光罩、設(shè)置在主反射鏡的外側(cè)的第二消雜光筒、設(shè)置在第一次反射鏡外側(cè)的第三消雜光筒以及設(shè)置在第二次反射鏡和第三次反射鏡中間的光路上的消光體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消光體是兩個口徑不同的消光筒拼接而成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述消雜光光闌是Φ Imm的通光孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)還包括光源以及星點板，所述星點板設(shè)置在平行光管的一次像面上；所述平行光管的平面反射鏡設(shè)置在光源的出射光路上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，其特征在于所述光源是積分球光源。
專利摘要本實用新型涉及一種大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括平行光管，平行光管包括主鏡、第一次反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡以及平面反射鏡；平面反射鏡設(shè)置在入射至平行光管的入射光路上；第二次反射鏡設(shè)置在平面反射鏡以及第三次反射鏡的反射光路上；第三次反射鏡以及第一次反射鏡設(shè)置在第二次反射鏡的反射光路上；主鏡設(shè)置在第一次反射鏡的反射光路上；入射至平行光管的入射光依次經(jīng)過平面反射鏡、第二次反射鏡、第三次反射鏡、第二次反射鏡、第一次反射鏡以及主鏡反射出去。本實用新型提出了一種可實現(xiàn)消雜光、模擬精度高的大口徑消雜光星模擬器系統(tǒng)。
文檔編號G02B7/00GK202420508SQ20122001781
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉峰, 周艷, 張周鋒, 徐亮, 胡丹丹, 薛勛, 趙建科 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所