[发明专利]红外光学系统杂散辐射的分析方法和抑制方法

说明书

本发明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，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。

技术领域

本发明涉及光学领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明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。

根据本发明的一些实施例，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°。

根据本发明的一些实施例，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。

根据本发明的一些实施例，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。

根据本发明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。

根据本发明的一些实施例，所述抑制措施包括：