红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法，红外光学系统杂散辐射的分析方法，包括：基于红外光学系统，在杂散光分析软件中构建光机分析模型，并对光机分析模型中的各个光机部件进行表面属性定义；通过在光机分析模型中设置探测器表面光源，在所述光机分析模型外设置远场接收器，对红外光学系统进行逆向光路追迹，以分析外部杂散辐射的入射角度和光线路径。采用本发明专利技术，可以实现红外光学系统外部杂散辐射的快速、全面分析，有助于提出有效的抑制措施，最终明显消除或抑制外部杂散辐射对红外成像系统的影响。

【技术实现步骤摘要】
红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法
本专利技术涉及光学领域，尤其涉及一种红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法。
技术介绍
红外热成像光学系统通过被动接收物体的自身辐射能量，经过光电转换获得目标图像。自然界中任何物体都在时刻地向外辐射能量，因此在对目标进行红外成像时，不可避免会受到目标以外物体的影响。红外热成像系统中，这些目标以外的辐射能量通过光学系统到达探测器中的能量，统称为杂散辐射。杂散辐射主要分为由光学系统外部的辐射源引起的外部杂散辐射，和光学系统内部零部件引起的内部杂散辐射。对于外部杂散辐射来源，主要有太阳辐射、地面辐射等，对于内部杂散辐射来源，主要是内部元器件的自身辐射。随着红外探测器材料和工艺水平的提升，探测器的响应能力日益提高，同时红外热成像系统对目标的图像对比度也越来越高，这就导致了杂散辐射对红外光学系统的影响越来越严重。杂散辐射不仅会降低红外成像系统探测器的信噪比，而且在杂散辐射的能量过强时，直接将正常成像的图像淹没。因此有必要对红外光学系统进行杂散辐射分析并提出抑制措施。相关技术中的杂散辐射分析方法多是在设置光源后，进行正向光线追迹，最终确定杂散辐射光线路径并提出相应措施。该方法存在的最大问题就是，仿真过程中需要设置不同入射角的外部杂散辐射源来模拟实际的情况，仿真效率慢，且容易漏掉某些光线路径。因此，需要寻找一个快速、全面、有效的红外光学系统杂散辐射分析方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法，用以解决相关技术中的杂散辐射分析方法效率低的问题。根据本专利技术实施例的红外光学系统杂散辐射的分析方法，包括：基于红外光学系统，在杂散光分析软件中构建光机分析模型，并对所述光机分析模型中的各个光机部件进行表面属性定义；通过在所述光机分析模型中设置探测器表面光源，在所述光机分析模型外设置远场接收器，对所述红外光学系统进行逆向光路追迹，以分析外部杂散辐射的入射角度和光线路径。根据本专利技术的一些实施例，所述远场接收器为一个以球坐标系定义的球面，该球面的半径r为无穷远，天顶角θ为(180-2w)°，其中2w为所述红外光学系统的全视场角，方位角φ为360°。根据本专利技术的一些实施例，所述探测器表面光源的辐射特性为朗伯辐射体，辐射立体角Ω满足以下关系式：其中，D为探测器冷光阑口径，L为冷光阑到靶面的距离。根据本专利技术的一些实施例，所述探测器表面光源的温度T为探测器工作温度，辐射率为1，辐出射度M满足以下关系式：其中，λ1、λ2为探测器响应波段范围的两个端点，c1为第一黑体辐射常数；c2为第二黑体辐射常数。根据本专利技术实施例的红外光学系统杂散辐射的抑制方法，包括：采用如上所述的红外光学系统杂散辐射的分析方法，分析红外光学系统外部杂散辐射的入射角度和光线路径；基于分析结果，为所述红外光学系统设计相应的抑制措施。根据本专利技术的一些实施例，所述抑制措施包括：在所述红外光学系统的镜筒内壁面设置消光螺纹，以增加光线在该表面的反射次数或散射次数；对所述红外光学系统中漏光部位进行遮挡处理；对所述红外光学系统的镜筒内壁面进行增加表面对红外辐射吸收率的处理。根据本专利技术的一些实施例，所述消光螺纹为等间距螺纹，螺距p满足：1.5mm≤p≤5mm，牙型角α满足：30°≤α≤45°。根据本专利技术的一些实施例，所述方法，还包括：针对添加的抑制措施进行内部杂散辐射分析，以确保抑制措施不会引入新的内部辐射干扰。根据本专利技术的一些实施例，所述针对添加的抑制措施进行内部杂散辐射分析，包括：设置辐射温度为70℃，辐射出射率等于表面吸收率，对添加的抑制措施进行内部杂散辐射分析。根据本专利技术的一些实施例，所述方法，还包括：通过实际成像实验，评估所述抑制措施对杂散辐射的抑制效果。采用本专利技术实施例，通过红外光学系统的成像图像，确认引起光学系统的杂散辐射来源。在杂散光分析软件中建立光机分析模型，对各个光机元件进行表面属性设置。设置探测器光源进行反向光线追迹，快速定位外部杂散辐射入射角度及光线路径，从而可以实现红外光学系统外部杂散辐射的快速、全面分析，有助于提出有效的抑制措施，最终明显消除或抑制外部杂散辐射对红外成像系统的影响。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例中红外光学系统杂散辐射的抑制方法流程图；图2是本专利技术实施例中光机分析模型示意图；图3是本专利技术实施例中光机分析模型设置远场接受器的示意图；图4是本专利技术实施例中光线追迹效果示意图；图5是本专利技术实施例中红外光学系统大视场的PST对数值示意图；图6是本专利技术实施例中红外光学系统小视场的PST对数值示意图；图7是本专利技术实施例中红外光学系统大视场消光螺纹的自身辐射仿真图像；图8是本专利技术实施例中红外光学系统小视场消光螺纹的自身辐射仿真图像；图9是本专利技术实施例中红外光学系统添加消光螺纹前后，红外光学系统大视场的实际成像对比示意图；图10是本专利技术实施例中红外光学系统添加消光螺纹前后，红外光学系统小视场的实际成像对比示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术第一方面实施例提出一种红外光学系统杂散辐射的分析方法，包括：基于红外光学系统，在杂散光分析软件中构建光机分析模型，并对所述光机分析模型中的各个光机部件进行表面属性定义；通过在所述光机分析模型中设置探测器表面光源，在所述光机分析模型外设置远场接收器，对所述红外光学系统进行逆向光路追迹，以分析外部杂散辐射的入射角度和光线路径。采用本专利技术实施例，通过红外光学系统的成像图像，确认引起光学系统的杂散辐射来源。在杂散光分析软件中建立光机分析模型，对各个光机元件进行表面属性设置。设置探测器光源进行反向光线追迹，快速定位外部杂散辐射入射角度及光线路径，从而可以实现红外光学系统外部杂散辐射的快速、全面分析，有助于提出有效的抑制措施，最终明显消除或抑制外部杂散辐射对红外成像系统的影响。在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外光学系统杂散辐射的分析方法，其特征在于，包括：/n基于红外光学系统，在杂散光分析软件中构建光机分析模型，并对所述光机分析模型中的各个光机部件进行表面属性定义；/n通过在所述光机分析模型中设置探测器表面光源，在所述光机分析模型外设置远场接收器，对所述红外光学系统进行逆向光路追迹，以分析外部杂散辐射的入射角度和光线路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外光学系统杂散辐射的分析方法，其特征在于，包括：
基于红外光学系统，在杂散光分析软件中构建光机分析模型，并对所述光机分析模型中的各个光机部件进行表面属性定义；
通过在所述光机分析模型中设置探测器表面光源，在所述光机分析模型外设置远场接收器，对所述红外光学系统进行逆向光路追迹，以分析外部杂散辐射的入射角度和光线路径。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远场接收器为一个以球坐标系定义的球面，该球面的半径r为无穷远，天顶角θ为(180-2w)°，其中2w为所述红外光学系统的全视场角，方位角φ为360°。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测器表面光源的辐射特性为朗伯辐射体，辐射立体角Ω满足以下关系式：



其中，D为探测器冷光阑口径，L为冷光阑到靶面的距离。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测器表面光源的温度T为探测器工作温度，辐射率为1，辐出射度M满足以下关系式：



其中，λ1、λ2为探测器响应波段范围的两个端点，c1为第一黑体辐射常数；c2为第二黑体辐射常数。


5.一种红外光学系统杂散辐射的抑制方法，其特征在于，包括：
采用如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗洋洋，彭晴晴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11