一种杂散光抑制结构及方法

专利2026-09-12  6


本发明涉及光学工程,具体提供一种杂散光抑制结构及方法。


背景技术:

1、随着现代光学系统应用场景越来越广泛,对杂散光的抑制要求也越来越高,尤其是在空间光学遥感、白天对空成像、激光测卫等领域对视场外杂散光的抑制是评价光学系统性能的重要指标。由于光学系统在对目标进行成像时,当视场外光线通过光学元件、结构内壁等传递到探测器后,会直接影响图像信噪比,严重的视场外杂散光会将目标淹没。目前光学系统消杂光结构主要分为:设计杂散光抑制结构、光路结构涂消光涂层、设计光阑等方法抑制视场外杂散光

2、对于双反光学系统而言,需要在光路中设计遮光筒、遮光罩和挡光环等杂散光抑制结构,其中,遮光筒设置在整个光学系统的最前端,并且在遮光筒内部添加挡光环,另外在主反射镜中孔和次反射镜位置还需要安装遮光罩抑制杂散光。

3、对于透射系统而言,一般在整个光学系统最前端设置喇叭状内带挡光环的遮光筒。遮光筒的长度由系统遮蔽角决定,如遮蔽角为30°时,遮光筒长度一般为光学系统口径的1.7倍,过长的遮光筒会导致光学系统整体长度大幅增加。


技术实现思路

1、本发明为解决上述问题,提供了一种杂散光抑制结构及方法,通过隔板将筒状外壁的整体通光孔径分割为周期排布的子通光孔径,确保了在保持光学系统通光能力的同时,最大限度地增加了杂散光抑制结构的表面积,有效地阻挡和吸收从不同角度入射的杂散光,从而提高了杂散光的阻挡效率。

2、为达到上述目的,本发明创造的技术方案是这样实现的:

3、一方面,本发明提供了一种杂散光抑制结构,包括:

4、设于光学系统最前端的前抑制结构,以及设于光学系统中光学元件间的后抑制结构;

5、其中,前抑制结构和后抑制结构均包括筒状外壁以及等距排布在筒状外壁内部的隔板,隔板将筒状外壁分割成多个子通光孔径;

6、前抑制结构和后抑制结构的子通光孔径形状和排布规律相同,前抑制结构与后抑制结构的尺寸比值等于光学系统入瞳孔径与后抑制结构所在位置的通光口径的比值。

7、优选的,前抑制结构和后抑制结构的表面均涂有消光漆。

8、优选的,前抑制结构和后抑制结构的隔板厚度为0.05mm-0.1mm。

9、优选的,前抑制结构和后抑制结构的子通光孔径形状为三角形、四边形或六边形。

10、优选的,前抑制结构的子通光孔径的深度,其中,为每个子通光孔径的面积,为光学系统半视场角。

11、优选的,后抑制结构的数量大于或等于1。

12、优选的,后抑制结构的数量为1,其设置在光学系统的光路中心点位置。

13、另一方面,提供一种杂散光抑制方法,将杂散光抑制结构设置在一光学系统的光路上,其中,前抑制结构和后抑制结构的轴线均与光学系统的光轴重合。

14、与现有技术相比,本发明创造能够取得如下有益效果:

15、本发明通过隔板将筒状外壁的通光孔径分隔成多个周期性排布的子通光孔径,子通光孔径可以更精确地控制光线的通过角度,确保只有预期角度的光线能够通过,减少杂散光通过孔径的可能性,从而降低其对光学系统成像质量的影响;此外,隔板上涂有消光漆,在增加抑制杂散光表面积的同时,可以吸收入射的杂散光,而不是将杂散光反射和散射回光学系统,这样进一步减少了杂散光干扰。

16、本发明的杂散光抑制结构与传统的消杂散光结构相比,在不改变光学系统结构的情况下可以有效减小光学系统整体长度25%;与相同长度的遮光筒相比,视场外杂散光抑制效果能够提升50%。



技术特征:

1.一种杂散光抑制结构,其特征在于,包括:设于光学系统最前端的前抑制结构,以及设于光学系统中光学元件间的后抑制结构;

2.如权利要求1所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述前抑制结构和所述后抑制结构的表面均涂有消光漆。

3.如权利要求1所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述前抑制结构和所述后抑制结构的隔板厚度为0.05mm-0.1mm。

4.如权利要求1所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述前抑制结构和所述后抑制结构的子通光孔径形状为三角形、四边形或六边形。

5.如权利要求1所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述前抑制结构的子通光孔径的深度,其中,为每个子通光孔径的面积,为光学系统半视场角。

6.如权利要求1所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述前抑制结构的数量为1,所述后抑制结构的数量大于或等于1。

7.如权利要求6所述的杂散光抑制结构,其特征在于,所述后抑制结构的数量为1,其设置在光学系统的光路中心点位置。

8.一种杂散光抑制方法,其特征在于,将权利要求1至7任意一项所述的杂散光抑制结构设置在一光学系统的光路上,其中,前抑制结构和后抑制结构的轴线均与光学系统的光轴重合。


技术总结
本发明涉及光学工程技术领域,具体提供一种杂散光抑制结构及方法,结构上主要包括前抑制结构和后抑制结构,两者均采用周期性排布的子孔径设计,前抑制结构位于光学系统前端,覆盖所有进入系统的光线,而后抑制结构位于光路中间,与前抑制结构的形状和排布相同,但尺寸按比例缩小,以适应其所在的光路位置的通光口径,前抑制结构和后抑制结构的表面上均涂有消光漆,避免杂散光在表面上发生反射或者散射后继续干扰系统成像。本发明隔板分割通光孔径的设计,可以更精确地控制光线的通过角度,有助于抑制杂散光,增强了光学系统的成像质量和光束传播过程中的质量。

技术研发人员:赵勇志,王建立,吕天宇,周超,徐伟,姜晰文
受保护的技术使用者:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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