1258.基于brdf的光機系統(tǒng)雜散輻射研究

1、國內(nèi)圖書分類號：V447.1學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：623密級：公開工程碩士學(xué)工程碩士學(xué)位論文位論文基于BRDF的光機系統(tǒng)雜散輻射研究碩士研究生：石棟梁導(dǎo)師：王治樂教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：光學(xué)工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2014年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文I摘要良好的雜散光抑制是光學(xué)系統(tǒng)能夠獲得高性能成像質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，這就要求光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計成型前必須進(jìn)行雜散光分析。然而由于光機表

2、面散射特性數(shù)據(jù)的缺失，在以往的雜散光分析中常采用漫反射模型（機械結(jié)構(gòu)表面）或者鏡面反射模型（光學(xué)鏡面、拋光面）來描述光機結(jié)構(gòu)表面的散射，這與實際情況不符，因而基于此獲得的雜散光分析結(jié)果不準(zhǔn)確，雜光抑制設(shè)計也就達(dá)不到預(yù)期的效果。為了提高雜散光分析的精度，進(jìn)而提出更為合理的雜光抑制措施，本文從雜散光的傳輸機理出發(fā)，對污染鏡面的散射進(jìn)行了理論建模，并對幾種結(jié)構(gòu)表面的雙向散射分布函數(shù)（BRDF）進(jìn)行了測量和建模。分析結(jié)構(gòu)表面的散射分布情況發(fā)現(xiàn)，

3、其BRDF主要集中在鏡反射方向周圍10范圍內(nèi)。以RC光學(xué)系統(tǒng)為例，在雜光分析軟件TracePro中建立其光學(xué)系統(tǒng)模型以及基本的雜光抑制結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了光機系統(tǒng)的視場內(nèi)和視場外雜光分析，并分別用雜光系數(shù)和點源透射比（PST）評價雜光的大小?；阽R面散射、顆粒污染以及鏡面衍射的視場內(nèi)雜光分析結(jié)果表明，主鏡對衍射雜光貢獻(xiàn)最大，折鏡對散射雜光貢獻(xiàn)最大，并且欲保證視場內(nèi)雜光系數(shù)低于1%，反射鏡面的均方粗糙度不得高于5nm，顆粒污染水平

4、（CL）不得高于500；針對雜光抑制結(jié)構(gòu)進(jìn)行的視場外雜光分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)表面采用漫反射模型與實測BRDF模型時分析結(jié)果有較大差異，說明實際分析時采用實測的散射屬性所得結(jié)果更準(zhǔn)確，此外基于散射在鏡反射方向周圍10范圍內(nèi)集中分布的特點設(shè)計的擋光環(huán)具有最好的雜光抑制效果。最后根據(jù)雜光分析結(jié)果，提出了幾點雜光抑制措施，并對采取相關(guān)措施后的光機結(jié)構(gòu)進(jìn)行雜散光分析。結(jié)果表明，采取相關(guān)措施后的光機系統(tǒng)雜光系數(shù)為1.13%，降低了1%；PST下降了兩