摘要：为解决低照度微弱信 探测的微光光学系统杂散光问题，研究了杂散光的原理和特性。利用光学系统建模软件LightTools对微光光学系统进行仿真建模，并开展杂散光分析。为减少杂散光，在物镜筒的筒壁加工消光螺纹，针对不同形式的消光螺纹，开展能量仿真模拟。仿真结果表明，采用螺距0.35 mm的消光螺纹，能够将杂散光系数从7%降低到4%。仿真分析结果与实验结果一致，该结果可以指导其它微弱信 探测光学系统在设计阶段对杂散光进行消除。
关键词：杂散光；微光光学系统；消光螺纹；LightTools
引言
杂散光是光学系统中所有非正常传输光的总称。杂散光就是光学系统的噪声，直接影响系统成像质量，导致图像对比度和调制传递函数降低。微光光学系统在低照度下接收目标反射的微弱光信 ，能够在夜间无主动照明的情况下发现目标。在微弱信 探测中，杂散光的危害更加严重，少量的杂散光会使目标淹没在噪声中，最终导致系统失效。所以针对这类光学系统，一般都有杂散光指标的要求。
1.微光光学系统基本参数
图1中的微光光学系统采用经典的折射式结构形式。根据微光像增强器的响应光谱范围，物镜工作波段为450 nm～850 nm。选取F数1.5以保证获得足够的光能量，同时兼顾系统的体积和重量。当物镜在频率50 lp/mm时，调制传递函数大于0.4，保证成像质量良好，其技术指标如表1所示。
图1.微光光学系统结构示意图
表1.微光光学系统技术指标
2. 微光光学系统杂散光分析
2.1 杂散光的形成
2.2 杂散光的危害
对于成像光学系统，杂散光会增加像面上的噪声，特别是在像面附近出现的杂散光汇聚点会对成像产生严重影响。
对于微光夜视产品来说，杂散光对成像效果的影响更大。由于光能量较弱，低照度探测器件的增益高，对杂散光有明显的放大作用，杂散光会明显地增大背景噪声、降低目标与背景的对比度，从而影响系统观察识别目标的能力。尤其是对具有亮分划的微光夜视产品，亮分划的光学系统还会产生亮分划幻象，它所引起的杂散光的危害更加严重，会影响观察和瞄准。
2.3 杂散光的消除
杂散光的消除方法包括两类：一是光学零件消除杂散光，光学零件表面镀增透膜，在光学零件外边缘涂消光黑漆以吸收杂散光；二是结构零件消除杂散光，在光学腔体镜筒内壁喷砂氧化、涂覆消杂光涂料，隔圈、压圈等零件加消光光阑或者消光螺纹，从而实现对杂散光的吸收。
但上述消除杂散光的措施仅是定性分析，缺乏量化分析的手段，虽然积累了一定的经验，但由于杂散光对光学系统性能的影响因系统不同而变化，杂散光控制情况不稳定，所以需要寻找一种定量分析的手段，既能有效减少杂散光，又方便加工。因此在现代微光光学系统设计中，杂散光分析成为设计工作中的一个重要环节。
3. 杂散光仿真
图2. 设置防杂散光光阑的镜筒示意图
图 3. 微光物镜模型图
……
4. 结论
广告合作,欢迎联系 微信 : cyqdesign
科研稿件|技术文章投递: service@opticsky.cn
声明：本站部分文章及图片源自用户投稿，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！