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基于自由曲面的辐射定标光源设计

田杰文 叶新 方伟

田杰文, 叶新, 方伟. 基于自由曲面的辐射定标光源设计[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2022-0021
引用本文: 田杰文, 叶新, 方伟. 基于自由曲面的辐射定标光源设计[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2022-0021
TIAN Jie-wen, YE Xin, FANG Wei. Design of a radiometric calibration light source based on a freeform reflector[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2022-0021
Citation: TIAN Jie-wen, YE Xin, FANG Wei. Design of a radiometric calibration light source based on a freeform reflector[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2022-0021

基于自由曲面的辐射定标光源设计

doi: 10.37188/CO.2022-0021
基金项目: 国家重点研发计划项目资助(No. 2018YFB0504600,No. 2018YFB0504603)
详细信息
    作者简介:

    田杰文(1990-),男,吉林集安人,2013 年于长春理工大学获得学士学位,现就读中国科学院大学长春光学精密机械与物理研究所光学工程专业。主要研究方向为定标光源设计。E-mail:515100720@qq.com

    叶 新(1979—),男,吉林吉林人,现为长春光学精密机械与物理研究所研究员,博士生导师。主要从事光学遥感,地球辐射测量,太阳辐射测量,光谱辐射定标等方向的研究。E-mail:yexin@ciomp.ac.cn

    方 伟(1965—),女,辽宁朝阳人,现为长春光学精密机械与物理研究所研究员,博士生导师。主要从事光学遥感,太阳辐射测量,绝对辐射定标等方向的研究。E-mail:fangw@ciomp.ac.cn

    通讯作者:

    yexin@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: O436

Design of a radiometric calibration light source based on a freeform reflector

Funds: Supported by the National Key R&D Program of China under grant (No. 2018YFB0504600, No. 2018YFB0504603)
More Information
  • 摘要: 目的: 为了减小对卫星上的空间使用,针对定标特点,本文提出了一种用于积分球光源准直照明的自由曲面反射镜的设计方法。采用该方法,能够以小口径的积分球实现大面积的方形的均匀辐照度分布。 方法: 首先,通过点光源模型建立自由曲面离轴反射照明数学模型,然后通过切比雪夫点离散自由曲面,并求解出满足点光源照明的自由曲面模型,最后分析积分球的光源特性,通过逐步优化到自由曲面能量分布的方法完成点光源照明模型到积分球照明模型的转变。 结果: 通过分析可知,设定照明面积140 mm*140 mm时,目标面的辐照度非均匀性的不均匀度小于0.02。 结论: 满足星载定标轻量化,短光路,结构简单的需求。

     

  • 图 1  自由曲面反射镜倾斜带来的影响

    Figure 1.  The influence of tilt freeform reflector

    图 2  自由曲面二维坐标系

    Figure 2.  Two-dimensional coordinate system of a freeform reflector

    图 3  设计原理

    Figure 3.  Design principle

    图 4  倾斜照明坐标系

    Figure 4.  Coordinate system of tilted illumination

    图 5  设计流程图

    Figure 5.  The flow chart of design

    图 6  切比雪夫点采样示意图

    Figure 6.  Sampling schematic diagram of Chebyshev points

    图 7  仿真示意图

    Figure 7.  Schematic diagram of simulation

    图 8  光路示意图

    Figure 8.  Schematic diagram of the optical path

    图 9  目标面辐照度示意图

    Figure 9.  Schematic diagram of irradiance on the target plane

    图 10  方形照明示意图

    Figure 10.  Schematic diagram of the square illumination area

    图 11  未优化前辐照度示意图

    Figure 11.  Schematic diagram of irradiance before optimization

    图 12  优化后照明示意图

    Figure 12.  Schematic diagram of irradiance after optimization

    表  1  自由曲面反射镜的相关参数

    Table  1.   Reference parameters of the freeform reflector

    Parametersvalue
    $ \theta $/°15
    r/mm432
    z/mm$ 900/\sqrt 2 $
    F#1.6
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2022-05-16

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