标准星光模拟器及含有该模拟器的杂散光PST光学检测系统 【技术领域】
本发明涉及一种标准星光模拟器以及含有该模拟器的杂散光PST光学检测系统。
背景技术
星光模拟器是一种计量基准的标准源，主要是为了设立标准星等光度量。作为一种地面标定设备，星模拟器模拟出微弱的星光照度，星角直径以及光谱特性，用以测试及标定恒星、卫星探测器、星敏感器对不同星等、光谱特性的空间目标的敏感性，满足星光探测器，星敏感器地面模拟试验的需要。目前，星模拟器已成为星光探测器、星敏感器等地面标定试验关键仪器。
随着对星光探测器的探测能力及精度要求越来越高，这必然对地面的标定设备星模拟器也提出了更高的要求。从国内外相关领域的研究看，微弱光的产生国外主要采用以下几种方式：
1)准直光管焦面上放置针孔，光源照明后产生模拟星点像，此方案无法定量标定，且模拟的星等较低；
2)用光纤将光引导到准直光管焦面上，通过加中性衰减片调节光通量，模拟出-2～8等星的星光，此方案无法定量标定，且采用光纤导光，光纤的弯曲，衰减等因素对系统精度影响较大。
3)采用先进的液晶光阀技术，由计算机给出的模拟星图实时地送到高分辨率液晶显示屏上，照明系统照亮液晶屏产生模拟星点，再由光管送到星敏感器上以完成其星图位置的比较测量。此方法实时性高，图案灵活，但液晶屏分辨率低，对比度低，模拟出的角直径大，且无法定量标定。
而在国内科研众多的科研机构中，多数采用液晶光阀技术，但从总体上来说，该技术所模拟出的星等仍然较低，难以满足高星等微弱星光的模拟，且极弱光情况下的标定存在很大的困难。
杂散光水平是光学系统的一项重要指标，杂散光降低了光学系统像面的衬度及信噪比，在像面上产生光斑，对象质产生影响，严重时会导致系统失效。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。点源透过率(PST)定义为：PST(θ)＝Ed(θ)/E。其中Ed(θ)是由离轴角θ的光源引起的探测器上的辐照度；E是在垂直于该点源的输入孔径上的辐照度。
不论是国内还是国外，要想同时达到模拟出更高星等的微弱星光以及解决极弱光情况下的定量标定都尚未得到很好的满足。
【发明内容】
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可大幅扩大模拟星等的范围、在极弱光环境下可精确测量标定、测量精度高的标准星光模拟器以及含有该模拟器的杂散光PST光学检测系统。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种标准星光模拟器，其特殊之处在于：该标准星光模拟器包括光源、可变光阑、匀光器、星点板以及准直系统；所述可变光阑设置在光源的入射光路上；所述匀光器设置于可变光阑的输出光路上；所述星点板设置在匀光器之上；所述准直系统设置于星点板的输出光路上。
上述标准星光模拟器还包括光度计量设备，所述光谱计量设备设置于匀光器上。
上述光度计量设备是照度计、光电池或光谱辐射度计。
上述星点板上设置有星点孔，所述星点孔是一个或多个。
上述光源卤钨灯或氙灯光源。
上述准直系统是离轴抛物面平行光管、折射式平行光管或望远光学系统。
一种含有标准星光模拟器的杂散光PST光学检测系统，其特殊之处在于：该光学检测系统包括标准星光模拟器、载物台以及光电探测器、光陷阱；所述光电探测器设置在标准星光模拟器的输出光路上；所述载物台设置于光电探测器和标准星光模拟器之间。
上述光学检测系统还包括光陷阱，所述光学检测系统整体置于光陷阱中。
上述载物台是二维载物台。
上述光电探测器是高灵敏度光电探测器。
上述光陷阱是黑布、遮光罩或暗箱。
本发明的优点是：
1、可大幅扩大模拟星的范围。本发明采用可变光阑进行调节光通量，与使用中性衰减片组组合调节光通量相比，可变光阑的连续调光量动态范围大，提高了模拟星等的范围和精度。同时本发明还采用星点板加准直器，模拟出无穷远处星光，星点板口径很小，可以模拟出极弱光光照度值，并通过外推的方法能使模拟星等数大大提高。可替换使用不同的星点板或小孔，以满足不同的需要，并可在一块星点板上开多个星点孔，以实现星图的模拟，大幅度的扩大了模拟星的范围。
2、在极弱光条件下可精确测量标定。本发明采用匀光器，保证了匀光器内光分布的均匀性，同时配合光度计量设备，使得出口处光量可精确测量。很好的解决了没有弱光标准下的测量标定问题。
3、测量精度高。本发明配合标准高灵敏度探测器，可以对长焦距光学系统进行杂散光PST测试，其测试动态范围大，动态范围可达10个量级。通过增加滤光片，使得系统可进行全色，单色的PST测试，通过更换不同小孔进行交叉定标，标定精度较高，且受温度等环境因数影响小，并且可以由计算机方便灵活的管理测量和标定过程。
【附图说明】
图1为本发明所提供标准星系统的较佳结构示意图；
图2为本发明所提供的杂散光PST光学检测系统结构示意图。
【具体实施方式】
参见图1，本发明提供了一种标准星光模拟器，该标准星光模拟器包括光源1、可变光阑2、匀光器3、星点板5以及准直系统6，可变光阑2设置在光源1地入射光路上；匀光器3设置于可变光阑2的输出光路上；星点板5设置在匀光器3之上；准直系统6设置于星点板5的输出光路上。
该标准星光模拟器除包括以上器件外还包括光度计量设备4，光度计量设备4设置于匀光器3某一开口上。
星点板5上可设置有星点孔，星点孔是一个或多个。
光源系统1是可以使用直流稳压稳流电光源如：卤钨灯，氙灯等。
准直系统6是离轴抛物面平行光管、折射式平行光管或望远光学系统，各种摄影镜头。
光源1通过光源系统产生的光通过可变光阑2进入匀光器3，通过调节可变光阑2，使得进光量可变，以实现匀光器3出口处光亮度的改变，从而模拟出不同的星光照度。
在匀光器3上安装光度计量设备4，由于匀光器3内光分布均匀，通过光度计量设备可测量光特性以及观测色温等性能的变化，以提供反馈，同时解决了极弱光情况下标定问题。光经过匀光器3出口处的星点板5照射到准直系统6，模拟出无穷远处星光，微米量级的星点板5口径，配合可变光阑2的调节，使得模拟的星等大大提高，并可以外推出更高的星等。很好的模拟出高星等微弱光。同时可在星点板5上开多个星点孔，则可实现多星点图的模拟。
标定方法：根据以下公式：
E=π4(dF)2·L·T]]>
其中d为星点孔直径，F为准直系统6的焦距，L为匀光器3的出口亮度，由光度计量设备4完成测量。T为准直系统的光学透过率。
本发明在提供一种标准星光器模拟器的同时，还提供了一种含有标准星光模拟器的杂散光PST光学检测系统，该光学检测系统包括标准星光模拟器、载物台8以及光电探测器9，光电探测器9设置在标准星光模拟器的输出光路上；载物台8设置于光电探测器9和标准星光模拟器之间。该光学检测系统还可以包括光陷阱10以及滤色片7，光学检测系统整体置于光陷阱10中，滤色片7置于匀光器出口处。
光学检测系统中所提到的载物台是二维载物台，可以在二维方向作俯仰，水平转动。
光电探测器9是高灵敏度光电探测器。该高灵敏度光电探测器是最小可探测光功率应小于1.0×10-10w/m2的高灵敏度光电探测器。
光陷阱10是黑布、遮光罩或暗箱。
本发明所提供的杂散光PST光学检测系统在进行PST测试时，首先将待测光学系统置于载物台8上，用较大口径的小孔替换星点板5，使可变光阑2达全开状态，以产生最大入射光照度。星模拟器出射的光进入被测光学系统，配以高灵敏度探测器9，既可进行PST测试，又可在匀光器3出口处增加滤光片7对被测光学系统在多色或单色光下的杂散光特性进行测量。