[发明专利]一种短波红外镜头杂散辐射的检测方法

说明书

本发明涉及一种短波红外镜头杂散辐射的检测方法，通过测量红外镜头的杂散辐射系数，获取红外镜头的光学结构和参数，并将所述镜头的光学结构导入杂散光分析软件中，建立该镜头的光机结构模型。依据所建立的光机结构模型，搜寻该镜头各表面的“关键表面”以及不同光线入射角对应的“照明表面”；检测出所建模型中既存在“关键表面”又存在“照明表面”的部分，表明这所建立的模型在这个角度有杂散辐射传输路径的存在，根据检测得到的杂散辐射传输路径采取对应的抑制措施。本发明实现更为全面准确的分析红外镜头产生的杂散辐射，有助于后期进行更为有针对性的准确的抑制措施，进而最大程度消除杂散辐射对红外镜头的影响。

技术领域

本发明涉及一种短波红外镜头杂散辐射的检测方法，属于光机仿真的技术领域。

背景技术

短波红外成像镜头接收视场内景物反射的短波红外光，如大部分自然物体，和高温目标的自辐射光，如太阳、高温尾焰等，并将其成像在探测器上。从波段范围来说，接近可见光波段而具有一定相通性，但又属于红外系统而具有能量辐射的特征。杂散光是光学系统中非正常传输光的总称，产生于漏光、透射光学表面的残余反射、镜筒内壁等非光学表面的残余散射，以及由于光学表面质量问题产生的散射光。对于红外光学系统还有因系统自身热辐射产生的杂散光。红外成像系统中的杂散辐射会降低像面的对比度和调制传递函数，使整个像面的层次减少、清晰度变坏、能量分布混乱甚至形成杂光斑点，严重时使目标信号完全被杂散辐射噪声所淹没。

随着红外探测器的响应能力日益提高，其对微弱辐射的探测能力越来越强。因此红外成像系统的杂散辐射问题成为影响系统成像质量的重要因素。对于红外系统，杂散光的来源主要包括四类：第一类是外部杂散光，是由外部点光源产生，如太阳、月亮等，经反射、散射或直接照射到光学系统入口面并传递到探测器靶面。第二类是视场内亮背景引起的杂散光，背景辐射是红外系统必须接收到的辐射。例如：白天，天空背景的红外辐射是散射太阳光和大气热辐射的组合。夜间，是散射的月光和大气的热辐射的组合。第三类是由于设计、污染或制造原因引起，光学窗口、透镜、反射镜等光学元件对视场内目标光线的不正常光路传输或者散射形成的杂散光。第四类是探测系统自身热辐射产生的杂散辐射，称为内部杂散光。

传统的红外系统杂散辐射分析技术多是针对大口径、遮挡要求严格、工作在中长波段的反射式红外成像系统，如《红外与激光工程》第36卷第3期，第300-304页所述的，岑兆丰等人对典型的长波卡塞格林折反式照相物镜进行了详细的杂散光分析。对于可见光系统，鬼像分析作为其杂散光的主要代表，在一些光学设计软件，如CODE V中得到了极大的发展，但其仅仅涉及到透镜表面的二次反射形成光斑，甚至成像。因此，寻找便捷有效的红外杂散辐射的检测方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种短波红外镜头杂散辐射的检测方法，本发明提出了一种检测效果更为优秀全面的红外镜头杂散辐射的检测方法。

本发明是通过如下方案予以实现的：

一种短波红外镜头杂散辐射的检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，测量红外镜头的杂散辐射系数，获取红外镜头的光学结构和参数，并将所述镜头的光学结构导入杂散光分析软件中，建立该镜头的光机结构模型；

步骤2，依据步骤1所建立的光机结构模型，从模型中镜头表面的像面位置建立和像面同样大小的面光源进行反向光线追迹，将其中所有能被面光源照到的表面作为“关键表面”；然后，对光机结构模型中镜头表面分别采用不同入射角的平行光源进行正向光线追迹，追迹时要保证平行光源能够覆盖镜头的入瞳，将其中不同角度的光线入射时都能被照到的表面作为“照明表面”；

步骤3，检测出所建模型中既存在“关键表面”又存在“照明表面”的部分，表明该镜头表面有杂散辐射传输路径存在，根据检测得到的杂散辐射传输路径对该镜头采取对应的抑制措施。