离轴三反空间光学望远系统的杂散光抑制

以点源透过率(PST)为评价标准,对一个离轴三反空间望远系统的杂散光进行了分析,并给出了分析结果。通过建立系统的实体模型,确定了一次、二次散射路径,采用改进的蒙特卡洛法,对20°之间各离轴角分别进行光线追迹。对模型的分析结果表明,系统产生杂散光的主要原因为一次散射,与光学系统结构密切相关。离轴角为±0.1°时,PST分别等于3.56和4.02,离轴角为±20°时,PST分别为6.63×10-5和4.58×10-5。实验表明,通过加入遮光罩及减小镜面散射率可减少杂散光。与离轴两反望远系统相比,三反系统的杂散光水平在大离轴角时偏大1到2个数量级,但可满足使用要求。     

光学系统的杂光计算分析

探讨了光学系统杂光分析方法,[提出了鬼像判别依据,在修改小镜面散射理论中几何遮挡因子(Geometrical Masking-shadowing Factor)基础上,抽象出光学系统中表面粗糙度σ_m/λ≥1.0,的表面双向反射分布函数(BRDF)模型,同时应用矢量微扰理论给出表面粗糙度σ_m/λ<<1.0的 BRDF 模型,并编制杂光分析程序     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪杂散光抑制

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240～315nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径,计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线,结果显示杂散光抑制措施效果明显,PST小于3×10-5,中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4,最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平,结果表明:中心视场杂散光比值为8.167×10-4,和仿真结果接近,验证了仿真过程的准确性,说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。     

基于共轭梯度算法的冷轧板表面反射模型建模与优化

双向反射分布函数(BRDF)用于描述物体表面的光反射分布规律,从该函数的定义出发,简化了函数的分析模型,通过实验获取了冷轧板表面光散射的空间分布曲线,并基于BRDF经验模型的思想提出一个具有四参数的表面BRDF修正数学模型;进一步针对实验数据,基于共轭梯度优化算法对模型中各参数进行拟合,得到一个可以模拟大角度范围入射情况的冷轧板表面的光散射模型,实验结果表明该模型准确度较高,为进一步设计表面成像系统以及构建冷轧板表面光散射虚拟模型提供理论依据.     

离轴三反空间光学望远系统杂散光分析

以点源透过率（PST）为评价标准,给出了一种离轴三反空间望远系统的杂散光分析结果。通过建立系统的实体模型,确定了一次、二次散射路径,采用改进型的蒙特卡洛法,对 20°间离轴角分别进行光线追迹。对模型的分析结果表明,系统杂散光产生的主要因素为一次散射,与光学系统结构密切相关。 0.1°离轴角PST分别等于3.56和4.02, 20°离轴角PST等于6.63×10-5和4.48×10－5,可通过减小镜面散射率进行改进。与离轴两反望远系统相比,三反系统的杂散光水平在大离轴角时偏大1到2个数量级,但满足使用要求。     

空间太阳望远镜在紫外波段成像检测中的杂散光测量和消除

针对EUV太阳望远镜在地面非工作波段预先检测时出现的杂散光问题,考虑望远镜长焦距的特点,建立了基于反射镜转动扫描原理的杂散光测量系统,测量得到了望远镜的点源透射率(PST)曲线.通过对比PST曲线和分析望远镜结构,得出杂散光的主要来源为小角度下的一级杂光,由此设计了主次镜遮光罩,并利用Tracepro软件建立望远镜的实...     

基于点源透过率测试系统的杂散光标定

为了提高点源透过率(PST)测试系统的杂散光测试能力及测试精度,提出并设计了一种标准镜头,用于在大离轴角范围内对系统的杂散光测试范围及测试精度进行标定。利用简单的物理模型设计了一种在实验室内对点源透过率测试系统杂散光测试精度定标的标准镜头;测量了标准镜头的表面物理参数,并将其带入TracePro软件计算出了不同离轴角对应的PST。对设计分析的PST值与实测的PST值进行比较,从而计算得到了该测试系统的测量精度。验证实验表明,该标准镜头的PST分析值与实测值之差优于lg/0.5,满足实验室内对点源透过率测试系统杂散光测量精度进行标定的要求,是PST绝对测量的可靠方法。该项技术为国内PST测试系统的精度校准问题提供了技术保障。     

2 m环形地基太阳望远镜系统杂散光分析

为分析2 m环形地基太阳望远镜系统的杂散光,对该系统光机结构进行杂散光仿真模拟。基于Tracepro软件建立2 m环形地基太阳望远镜系统的光机模型,对光机组件进行光线追迹,着重分析了系统主镜、次镜、光阑面、主镜室前表面以及桁架等组件一次散射,使用点源透过率计算方法得到系统点源透过率(PST)曲线。结果表明,当离轴角θ≥5′时,系统PST≤1.728×10~(-4),2 m环形地基太阳望远镜可以较好地满足对太阳磁场高分辨率成像的需求,系统观测不会受到杂散光的影响。     

星载成像光谱仪杂散光测量与修正

分析了星载成像光谱仪杂散光的来源和危害,研究了杂散光对此类光谱仪光谱测量精度的影响.介绍了用点扩散函数描述成像光谱仪杂散光的原理,推导了杂散光影响矩阵和杂散光修正矩阵的求解,给出了杂散光测量和修正的具体方案,并对测量和修正精度进行了分析.实验表明,基于点扩散函数的矩阵法可实现成像光谱仪杂散光的测量和修正.像元中心波长入...     

宽视场绝对辐射计杂散光特性研究

摘要：卫星太阳辐射监测仪在轨飞行中采用太阳扫过宽视场绝对辐射计视场期间动态测量太阳辐照度的方法,测量过程中进入辐射计接收腔的杂散光对测量精度带来影响,本文通过模型软件分析、风云辐射计外场标定测量和神舟三号辐射计在轨数据修正三个方面对宽视场辐射计的杂散光随角度变化分布进行了分析, 1）随光线入射角增大,杂散光影响基本呈线性增大;2）太阳辐射监测仪宽视场绝对辐射计无遮拦视场角18.4,对0～7视场进行了模拟分析,在7入射角时,杂光影响为0.63％,地面通过标定方法测量得到的结果为0.79％;3）神舟三号飞船上的辐射计视场角为10.4,视场角小,消光光栏多,杂散光的影响相对较小。以模型仿真结果对星上获得数据进行了修正,结果表明,通过杂光修正降低了系统误差。     

Measurement and modeling of Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) on material surface

Measurement and modeling of Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) is made to describe optical scattering characteristics of the material surface. A measurement device of BRDF with the ability to real-time measurement is developed by the micro fiber spectrometer and three-dimensional turntables. The measured spectral range is from visible to near infrared with 2.4 nm wavelength resolution. The measured angular range is 0–360° in azimuth angle and 0–85° in zenith angle with 0.01° angle resolution. BRDF measurement on tinfoil and ceramic tile is made and the measurement error is no more than 6.05%. A six-parameter model of BRDF is built according to material surface characteristics. Based on the simulated annealing algorithm, the model parameters of BRDF are obtained through fitting processing of measured data and the maximal fitting error is 9.94%. The results show that the measuring accuracy of BRDF depends on the precision of measuring platform, the sensitivity of measuring instrument and the stability of illuminating light source, and the modeling accuracy of BRDF is closely related to the measured data and optimization modeling method. The measurement and modeling of BRDF may benefit future optical remote sensing, computer graphics and environmental surveillance.     

TMA相机中抑制杂散光的结构优化分析

针对离轴三反(TMA)结构相机消杂光问题,提出结构优化设计方法,即采用三种措施对关键表面结构进行优化设计,在弱化或遮挡杂散光路的基础上开展精细化仿真,降低关键表面的双向反射分布函数(BRDF)。结果表明:在关键表面添加挡光板组的方式可以获得极佳的抑制效果,降低消光漆的使用要求,减少工艺难度。     

阵列式光谱辐射计光学参数测量

研究了阵列式光谱辐射计校准过程中涉及的杂散光和带宽等问题。实验比较了阵列式光谱辐射计在氙灯和卤钨灯照射下进行紫外辐射测量的差异,对差异的来源-杂散光部分进行了测评。采用一组已知透过率的滤光片,通过采集有滤光片和无滤光片条件下卤钨灯的光谱,对阵列式光谱辐射计的杂散光大小进行评价,并评估了杂散光在紫外辐射测量中引起的数值偏差。实验测量了不同的阵列式光谱辐射计采集窄带光源的结果,对阵列式光谱辐射计的带宽在辐射照度计算中的影响进行评估。实验结果表明:卤钨灯照射下部分阵列式光谱辐射计在紫外300nm处的杂散光比例高达30%以上,制约了紫外辐射测量的可靠性;氙灯照射下阵列式光谱辐射计在300nm的杂散光比例可以降至5%左右;阵列式光谱仪的带宽限制了其能够准确测量光源的最小测量半高宽,几种不同带宽的阵列式光谱辐射计在365nm的测量偏差高达4%。得到的结果表明:阵列式光谱辐射计的杂散光、带宽等光学特性对测量结果的准确性影响很大。     

A method of microphotometry with TV-image analysing systems (author's transl)]

In scanning microphotometry only a small spot in the specimen is illuminated at the same time. However, lamp and optical system are designed to transfer 10(5) to 10(6) times more information at once. It is shown, that correct and reproducible results can be attained with stimultaneous illumination of the field received by a TV-camera. It is necessary to calibrate for stray light. Thus the high speed of measurement of TV-Systems can be used for microphotometry.     

星敏感器遮光罩出口杂光的辐照度测试

面向星敏感器在轨应用时杂光抑制的迫切需求,开展了星敏感器遮光罩出口杂光辐照度分布定量测试。基于微型光纤光谱仪、二维高精度位移台以及太阳模拟器搭建了可逐点扫描的杂光测试平台,并将辐射测量软件与运动控制软件进行有效整合,开发系统集成测试软件,完成遮光罩出口杂光辐照度分布的实时定量测量。针对获取的不同光照入射角下遮光罩出口处的测量计数值,根据测量时设定的积分时间及保存的暗背景数据以及光谱仪定标数据计算获得遮光罩出口处的杂光辐照度分布。数据处理结果表明:遮光罩在出口处的杂光辐照度约为102 W/cm~2,而且分布不均匀。基于误差分析理论构建了测量误差模型,误差计算结果为4.87%,表明了测量方案的合理性和可行性。测量数据可为星敏感器系统方案设计、论证、测试、定型及应用提供重要的技术支持。     

角度加权对动态光散射信号噪声影响的抑制作用

在动态光散射技术中,光强自相关数据中信号噪声对测量结果的影响,主要取决于颗粒粒度反演算法。在多角度测量时,角度加权则成为左右噪声对测量结果影响的又一重要因素。本文在多角度动态光散射角度加权机理分析的基础上,研究了光强均值和迭代递归角度加权方法对测量信号噪声影响的抑制作用。结果表明,无信号噪声时,对于单峰小粒度分布,迭代递归方法加权对小颗粒粒度分布略有展宽;对于中、大颗粒,光强均值法进行角度加权所得的峰值误差略有增大;随着噪声的增加,迭代递归法加权所得反演结果的性能指标无显著变化,而光强均值法进行角度加权所得结果的峰值误差和分布误差均呈显著增大的趋势。306/974 nm标准双峰颗粒体系光强均值法和迭代递归法的反演峰值误差分别为0.170/0.121,0.092/0.097,迭代递归法峰值位置更准确,能够验证模拟数据的结论。迭代递归法通过各个散射角逐次反演和比较粒度分布重新计算角度权重,这种通过角度权重更新的“修正”作用,在很大程度上抵消了噪声导致的粒度分布误差,从而显现出抵御噪声影响的“去噪”性能。因此,在测量噪声较大的环境下,宜采用迭代递归方法进行多角度加权。     

Image contrast of dielectric specimens in transmission mode near-field scanning optical microscopy: imaging properties and tip artefacts

Near-field scanning optical microscopy (NSOM) is a scanned probe technique utilizing a subwavelength-sized light source for high-resolution imaging of surfaces. Although NSOM has the potential to exploit and extend the experimental utility of the modern light microscope, the interpretation of image contrast is not straightforward. In near-field microscopy the illumination intensity of the source (probe) is not a constant value, rather it is a function of the probe–sample electronic environment. A number of dielectric specimens have been studied by NSOM to elucidate the contrast role of specimen type, topography and crystallinity; a summary of metallic specimen observations is presented for comparative purposes. Near-field image contrast is found to be a result of lateral changes in optical density and edge scattering for specimens with little sample topography. For surfaces with considerable topography the contributions of topographic (Z) axis contrast to lateral (X,Y) changes in optical density have been characterized. Selected near-field probes have also been shown to exhibit a variety of unusual contrast artefacts. Thorough study of polarization contrast, optical edge (scattering) contrast, as well as molecular orientation in crystalline specimens, can be used to distinguish lateral contrast from topographic components. In a few cases Fourier filtering can be successfully applied to separate the topographic and lateral contrast components.