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一种高对比度 恒星 模拟器新型架构

专利类型	发明公开	法律事件	公开;
专利有效性	公开	当前状态	公开
申请号	CN202510287544.9	申请日	2025-03-12
公开(公告)号	CN119902381A	公开(公告)日	2025-04-29
申请人	常州工学院;	申请人类型	学校
发明人	吴凌昊; 盛兰; 夏雨欣; 李怡欢; 张思琦;	第一发明人	吴凌昊
权利人	常州工学院	权利人类型	学校
当前权利人	常州工学院	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：江苏省	城市	当前专利权人所在城市：江苏省常州市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：江苏省常州市新北区辽河路666号	邮编	当前专利权人邮编：213001
主IPC国际分类	G02B27/28	所有IPC国际分类	G02B27/28 ; G02B27/30 ; G02F1/13363
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	7	专利文献类型	A
专利代理机构	徐州创知为正知识产权代理事务所	专利代理人	赵静;
摘要	本申请公开了一种高对比度恒星模拟器新型架构，具体属于航天器地面模拟与标定技术领域。该架构包括出瞳外置准直光学系统、消偏振光学引擎、计算机控制与数据处理系统。本申请通过对光学引擎进行消偏振化处理，包括在LCOS前端设置两片1/4波片，以抑制LCOS的暗态漏光，通过设置消偏振分光棱镜，使得偏振杂散光功率由2.5×10‑4W下降至4.62×10‑5W，下降了5.41倍，实验结果显示，本申请研究的高对比度恒星模拟器与现有恒星模拟器相比，对比度由16.46：1提升至93.41：1，由此可知消偏振光学引擎能够有效抑制杂散光产生，提高模拟星图的对比度。
权利要求	1.一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，该架构包括出瞳外置准直光学系统、消偏振光学引擎、计算机控制与数据处理系统。 2.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述出瞳外置准直光学系统包括无畸变目镜。 3.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述消偏振光学引擎包括照明光学系统、两片LCOS、两片1/4波片及其拼接结构、消偏振分光棱镜（Non‑polarizing Beam Splitter，NPBS）组成，所述两片LCOS、两片1/4波片及其拼接结构由LCOS、压块、LCOS槽、调整环和调焦筒组成，通过使用压块与LCOS槽共同固定LCOS和1/4波片；所述照明光学系统主要包括光源、复合抛物面反射镜(Compound parabolic concentrator, CPC)、中继光学系统和复眼透镜。 4.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述NPBS在进光口和出光口分别设有0°偏振片与90°偏振片。 5.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述LCOS采用LCOS拼接结构进行光学拼接；所述LCOS进行光学拼接的主要步骤可分为调整环垂轴移动、调焦筒轴向对准。 6.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述计算机控制与数据处理系统包括星图显示模块；所述星图显示模块由恒星遍历、坐标变换、亚像素灰度重构的星点位置模拟误差分区修正模块和星图输出模块组成。 7.如权利要求1所述的一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，所述照明光学系统采用柯勒照明的设计方式。
说明书全文	一种高对比度恒星模拟器新型架构技术领域 [0001] 本发明涉及航天器地面模拟与标定技术领域，具体涉及一种高对比度恒星模拟器新型架构。背景技术 [0002] 目前，动态恒星模拟器的微型显示器件主要有液晶光阀(Liquid Crystal Light Valve, LCD)、数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)和硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)，LCOS相比于LCD和DMD，具有分辨率高和响应速度快等特点，已成为常用的动态星图显示器件。现有动态恒星模拟器利用LCOS、偏振分光棱镜(Polarizing Beam Splitter, PBS)、照明光学系统组成的光学引擎，并配合出瞳外置准直光学系统实现星图的动态模拟。 [0003] LCOS的内部结构主要由保护玻璃、电极和液晶组成。通过用特殊工艺磨平硅基板后，镀上铝膜当作反射镜，形成CMOS基板，将该基板与含有透明电极的保护玻璃贴合，并注入液晶封装。LCOS工作原理为：当LCOS两端未施加电压时，此时LCOS中液晶分子不发生偏转，可以等效为理想平面镜，当LCOS两端施加电压时，液晶分子偏转角度将逐渐增加，实现对入射光的相位调制。由于控制电极能够被集成到很小的硅基板上，因此LCOS的像素尺寸比透射式的空间光调制器小得多。在同等体积的条件下LCOS分辨率大、坏点少、填充系数大，同时可以使光路二次反射，而且液晶层厚度比透射式小，因此液晶的响应速度较快。但是在LCOS实际应用时仍存在暗态漏光现象，故需建立LCOS琼斯矩阵，推导LCOS暗态漏光量与入射波长的数学模型。入射光经过LCOS调制后的暗态漏光量R可以表示为 [0004] （1） [0005] 式中，α为偏振片透射轴与入射处液晶分子指向的夹角，(cosα，sinα)T为入射光琼斯向量，M为LCOS液晶分子的琼斯矩阵，X为中间变量。 [0006] X与M可以表示为 [0007] ；（2） [0008] ；（3） [0009] 式中，φ1为液晶分子扭曲角。 [0010] 所以，入射光经过LCOS调制后的暗态漏光量可以表示为 [0011] ；（4） [0012] 在实际计算暗态漏光量时，也应考虑不同波长的条件下的影响，所以在公式(1)中加入人眼明视觉函数，所以此时LCOS暗态漏光量Rlum可以表示为 [0013] ；（5） [0014] 式中，f (λ)为人眼视见函数，D(λ)为光源光谱分布。 [0015] 由式(5)可得到未加入补偿时LCOS反射光波长与暗态漏光量曲线。由于LCOS对不同波长的入射光响应能力不同，导致LCOS在暗态时，对于不同波长的入射光，其暗态漏光量不同，因此仍有部分光经由LCOS反射至准直光学系统中，形成杂散光。所以为保证LCOS暗态漏光得到充分抑制，需要对LCOS反射光的相位进行补偿。 [0016] 对于偏振分光棱镜而言（Polarizing Beam Splitter，PBS），由菲涅尔公式可知，当光束在两种介质的交界面上发生反射时，光波的p分量与s分量之间会产生相位差，对于成像光学系统而言，相位差无疑会带来不利的影响。由于相位差的存在，反射光由线偏振光逐渐变为椭率逐渐增大的椭圆偏振光，与入射光偏振态对比可知，出射光的偏振态随着入射角的变化有明显改变。对于恒星模拟器来说，这种变化的偏振光经PBS出射后，将引起像面杂散光的产生，导致探测器像面蒙上一层不均匀杂散光，降低像面的对比度，影响系统的成像质量。 [0017] PBS工作时起主要作用的是偏振分光薄膜，因此基于偏振分光薄膜的工作原理，研究PBS杂散光产生的机理。在理想状态下，现有恒星模拟器PBS的入射光经过偏振分光薄膜起偏、分光后入射至LCOS上，此时透射光路中只存在P光，反射光路中只存在S光，经LCOS反射后再次从偏振分光薄膜出射。 [0018] 而具有一定孔径角的光线通过偏振分光薄膜入射至LCOS后，设S光与P光的透射率分别为Tp和Ts，反射率分别为Rp和Rs，经过LCOS反射的光主要分为以下两类：一类是以Ts和Rp为主的暗态LCOS反射后的光，另一类是以Tp和Rs为主的亮态LCOS反射的光，暗态LCOS的反射光将会与亮态LCOS反射光共同成像，产生杂散光。 [0019] 虽然可以从广义上分析分光薄膜引起的杂散光产生原因，但是在数学层面上并不直观，所以为了研究方便，在此引入Pauli矩阵，如下公式所示 [0020] ；（6） [0021] 式中，σ0~σ3矩阵中的每一项，可以和偏振的某一特征态进行关联，Pauli矩阵第一项代表了非偏振项，即几何像差部分；第二项代表了S光P光部分；第三项代表了±45°线偏振光部分；第四项代表了左旋与右旋圆偏振部分。 [0022] 琼斯矩阵J可以表示为 [0023] ；（7） [0024] 式中，Jxx、Jxy、Jyx、Jyy为中间参量，表示薄膜琼斯矩阵中的各个项。 [0025] 通过矩阵σ0~σ3，琼斯矩阵J也可以表示为 [0026] ；（8） [0027] 将琼斯矩阵的系数与Pauli矩阵系数一一对应可得出Pauli矩阵每一项即 [0028] ； (9) [0029] ； (10) [0030] ； (11) [0031] ； (12) [0032] 薄膜的琼斯矩阵J1可以表示为 [0033] ； (13) [0034] 式中，A=(Tp)1/2exp(‑iδ/2)，B=(Ts)1/2exp(iδ/2)，φ(0≤φ≤2π)是入射光孔径角，Tp与Ts是透射光场中P与S光的透过率，Δ=(Δs+Δp)/2为平均相位，δ=Δs‑Δp为相位差。 [0035] 将公式(9) (12)代入(13)中，泰勒展开后可得~ [0036] ； (14) [0037] ； (15) [0038] ； (16) [0039] ； (17) [0040] 式中，a0的实部代表斜入射至薄膜引起的振幅波动，虚部代表波前差。a1和a2代表了矢量像差部分，其中实部和虚部分别代表矢量像差中的透过率衰减和相位差。 [0041] 因此，当入射光具有一定孔径角时，a1和a2不再为0，a0虚部不为0，所以经过PBS后，出射光偏振态变为振幅相位随光瞳径向坐标变化的椭圆偏振光，导致PBS中同时包含成像偏振光和偏振杂散光，降低了PBS的杂散光抑制能力，造成现有PBS无法匹配LCOS。而且照明光学系统的出射光发散角与PBS不匹配更促进了椭圆偏振光的转化。所以抑制PBS杂散光的主要研究方向是抑制PBS中偏振杂散光的产生。 [0042] 因此，本申请研发出了一种高对比度恒星模拟器新型架构，以解决上述问题。发明内容 [0043] 本发明的目的在于提供一种可实现暗态漏光与偏振杂散光抑制的高对比度恒星模拟器新型架构。 [0044] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案： [0045] 一种高对比度恒星模拟器新型架构，其特征在于，该架构包括出瞳外置准直光学系统、消偏振光学引擎、计算机控制与数据处理系统。 [0046] 具体的，所述出瞳外置准直光学系统包括无畸变目镜。 [0047] 具体的，对所述无畸变目镜的透镜和镜筒进行镀增透膜和喷消光漆处理。 [0048] 具体的，所述消偏振光学引擎包括照明光学系统、两片LCOS、两片1/4波片及其拼接结构、消偏振分光棱镜（NPBS）三部分组成，所述两片LCOS及其拼接结构由LCOS、压块、LCOS槽、调整环和调焦筒组成，通过使用压块与LCOS槽共同固定LCOS和1/4波片；所述照明光学系统的主要包括光源、复合抛物面反射镜(Compound parabolic concentrator, CPC)、中继光学系统和复眼透镜。 [0049] 具体的，所述NPBS在进光口和出光口分别设有0°偏振片与90°偏振片。 [0050] 具体的，所述LCOS采用LCOS拼接结构进行光学拼接，LCOS进行光学拼接的主要步骤可分为调整环垂轴移动、调焦筒轴向对准。 [0051] 具体的，所述计算机控制与数据处理系统包括星图显示模块；所述星图显示模块由恒星遍历、坐标变换、亚像素灰度重构的星点位置模拟误差分区修正模块和星图输出模块组成。 [0052] 具体的，本申请的照明光学系统采用柯勒照明的设计方式。本发明的有益效果在于： [0053] 综上，本申请通过在光学引擎中LCOS前端设置两片1/4波片，以抑制LCOS的暗态漏‑4 ‑5 光，通过设置消偏振光学引擎，使得偏振杂散光功率由2.5×10 W下降至4.62×10 W，下降了5.41倍，实验结果显示，本申请研究的高对比度恒星模拟器与现有恒星模拟器相比，对比度由16.46：1提升至93.41：1，由此可知消偏振光学引擎能够有效抑制偏振杂散光产生。提高星图的对比度。 [0054] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明 [0055] 图1为本发明一实施例所示的高对比度恒星模拟器各组成关系图； [0056] 图2为本发明一实施例所示的高对比度恒星模拟器总体架构图； [0057] 图3为本发明一实施例所示的出瞳外置准直光学系统工作原理图； [0058] 图4为本发明一实施例所示的光学拼接原理图； [0059] 图5为本发明一实施例所示的照明光学系统主要组成框图； [0060] 图6为本发明一实施例所示的柯勒照明原理图； [0061] 图7为本发明一实施例所示的消偏振光学引擎理论模型PST； [0062] 图8为本发明一实施例所示的偏振杂散光功率随入射角变化图； [0063] 图9为本发明一实施例所示的现有光学引擎的PST随入射角变化图； [0064] 图10为本发明一实施例所示的采样点对比度测试图； [0065] 图11为本发明一实施例所示的高对比度恒星模拟器实拍图像效果图； [0066] 图12为本发明一实施例所示的现有恒星模拟器实拍图像效果图；具体实施方式 [0067] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 [0068] 请参见图1 图2，本发明提供一种高对比度恒星模拟器新型架构，包括出瞳外置准~ 直光学系统、消偏振光学引擎、计算机控制与数据处理系统。 [0069] 具体的，出瞳外置准直光学系统包括无畸变目镜。 [0070] 具体的，请参见图3，出瞳外置准直光学系统工作原理为：两片LCOS位于光学系统焦平面处，入射光经过LCOS调制后，传输至出瞳外置准直光学系统中实现近似无穷远星点模拟。 [0071] 具体的，消偏振光学引擎包括照明光学系统、两片LCOS及其拼接结构、消偏振分光棱镜（NPBS）三部分组成，两片LCOS、两片1/4波片及其拼接结构由LCOS、压块、LCOS槽、调整环和调焦筒组成，通过使用压块与LCOS槽共同固定LCOS。调整环能够使LCOS沿调焦筒轴线方向移动与沿轴旋转，从而实现LCOS对准和调焦功能，请参见图5，照明光学系统的主要包括光源、复合抛物面反射镜(Compound parabolic concentrator, CPC)、中继光学系统和复眼透镜。 [0072] 具体的，由于LCOS需要偏振光照明，因此在使用NPBS时需要在进光口和出光口加入0°偏振片与90°偏振片。0°偏振片吸收与其光轴异向的偏振光，并将入射光起偏为具有单一振动方向的线偏振光。NPBS是将入射的线偏振光按照一定比例分光，并保持原有入射光偏振态，抑制偏振杂散光掺杂现象的产生。90°偏振片是滤除与该偏振片光轴异向的偏振光，只通过平行于光轴指向的偏振光，在高对比度恒星模拟器中体现为减少与模拟星点振动方向异向的杂散光。 [0073] 具体的，需采用两片1/4波片抑制LCOS暗态漏光，并采用LCOS拼接结构对LCOS进行光学拼接以增大分辨率。 [0074] 具体的，LCOS进行光学拼接的主要步骤可分为调整环垂轴移动、调焦筒轴向对准。拼接的主要思路是利用分光棱镜的合束特性，以LCOS1成像边缘的一列像素和中心的一行像素为拼接基准，通过小角度旋转和平移调焦筒，使LCOS2的成像边缘的一列像素及一行中心像素重合，直至LCOS1和LCOS2的中心像素成一条直线。 [0075] 请参见图4，两片LCOS的拼接原理主要利用NPBS形成一对等光程的共轭面，两片LCOS分别安装在棱镜上表面与右表面的等效焦平面位置，光源的出射光经过0°偏振片后入射至NPBS，分成2、3两条光路，其中虚线3为LCOS2的光路，实线2为LCOS1的光路，经过两个LCOS调制后，LCOS1上端与LCOS2左端的出射光2、3重合，实现两片LOCS的拼接。 [0076] 具体的，计算机控制与数据处理系统包括星图显示模块，星图显示模块由恒星遍历、坐标变换、亚像素灰度重构的星点位置模拟误差分区修正模块和星图输出模块组成。恒星遍历模块完成对星表数据库的查询并将信息发送至坐标变换模块；坐标变换模块通过利用星图显示算法，将恒星遍历模块的星点位置信息进行处理；亚像素灰度重构的星点位置误差分区修正模块实现星点位置模拟误差修正，并通过星图输出模块实时显示星点。 [0077] 参见图6，本申请的照明光学系统采用柯勒照明的设计方式。光源出射光先经过一个前置透镜L1成像于聚光镜前的可变光阑J2上，聚光镜L2再将此光源像成在物镜的入瞳面上，因此光源的像位于J2位置处，避免了光源像的干扰。调节光阑J2，可以使照明系统与不同数值孔径相匹配。 [0078] 现有PBS产生杂散光的主要原因是由于PBS的出射光偏振态不稳定，导致部分成像偏振光转化为偏振杂散光。因此，建立偏振薄膜的琼斯矩阵，分析影响偏振薄膜出射光偏振态的因素。薄膜的琼斯矩阵J可以表示为 [0079] ；(18) [0080] 式中，φ(0≤φ≤2π)是入射光孔径角，Tp与Ts是透射光场中P与S光的透过率，Δ=(Δs+Δp)/2为平均相位，δ=Δs‑Δp为相位差。 [0081] 假设入射光振动方向沿x轴，此时经过薄膜后的出射光偏振态可以表示为 [0082] ； (19) [0083] 式中，所有变量都与入射角有关，对比入射光的偏振态可知，出射光的偏振态随着入射角φ的变化有明显改变。由此可知，斜入射会引起薄膜相位差和透过率衰减的改变，从而产生成像杂散光。 [0084] 下面将按照相位差和透过率衰减两方面因素分析出射光的偏振特性。若考虑只有相位差的情况，则T=Ts=Tp，此时公式(19)可化简为 [0085] ； (20) [0086] 由上式可知，透射率T不会改变出射光偏振态，而矩阵内的相位差和入射角度φ则会改变出射光偏振态，而且φ为系统参量无法改变。当δ越接近0时，出射光偏振态则越接近入射光偏振态，这将有效抑制由斜入射引起的偏振态改变。 [0087] 若δ=0，只考虑透射率对出射光偏振态的影响，则公式(19)化简为 [0088] ； (21) [0089] 由上式可知，当Tp与Ts差值越大，透过率衰减(Tp‑Ts)/(Tp+Ts)越大，出射光偏振态必然产生剧烈变化，这对斜入射的光线来说，若Tp=Ts，则出射光偏振态则越接近入射光偏振态。 [0090] 因此，在校正因斜入射导致的光学引擎杂散光时，首要条件就要满足任意入射条件下，δ=0且(Tp‑Ts)/(Tp+Ts)=0。 [0091] 由于需要薄膜满足δ=0，因此采用消偏振理论对光学引擎中的PBS进行设计，此时出射光偏振态保持恒定且杂散光完全受抑制。 [0092] 在实际条件下，由于入射角度的改变将必然改变修正导纳，从而改变出射光偏振态，因此需要根据此理想目标，并推导NPBS优化停止条件，实现在实际条件下NPBS的优化。 [0093] 星等探测能力的计算主要来源于SNR，将杂散光等效为一种噪声，将恒星模拟器的PST参数代入至信噪比计算过程中，即可建立恒星模拟器PST与探测器SNR的关联。 [0094] 当探测器接收光束时，产生的电子数No可表示为 [0095] ； (22) [0096] 式中，h为普朗克常数，c为光在真空中传播速度，光学系统入瞳直径为D，辐照度为Et，探测器曝光时间为t0，光学系统透过率为τ0，λ为中心波长，探测器的光谱效率为η1。 [0097] 用星等m可表示目标照度E0=2.51m×2.65×10‑6lx。此时探测器上目标产生的电子数Ne与星等m的关系可以表示为 [0098] ； (23) [0099] 系统的光学噪声与探测器产生的电子数nes可以表示为 [0100] ； (24) [0101] 式中，dB0=0.25×π×D2×τ×I(θi´,Φi)×PST(θi´,Φi)，dB0为背景杂散光照度，I(θi´,Φi)为入射光照度，θi´为入射方位角，Φi入射空间角，PST(θi´,Φi)为点源透过率。 [0102] 系统噪声等效电子数Nn为 [0103] ； (25) [0104] 式中，nb表示探测器暗电流噪声。 [0105] 因此不同方位角、空间角条件下恒星模拟器信噪比SNR可以表示为 [0106] ； (26) [0107] 以6等星为例，当SNR=6.5时，星敏感器能够识别6等星，对应的恒星模拟器光学引‑5 擎PST应为9.41×10 。 [0108] 现有PBS膜层以ZrO2和MgF2作为高低折射率材料，膜层表达式为(HL)^10(HL)^10(L)^15。 [0109] 以现有PBS膜层为初始结构，将δ=0且(Tp‑Ts)/(Tp+Ts)=0作为优化目标条件，模拟6等星的PST作为停止条件，同时，为匹配准直光学系统，以准直光学系统最后一片玻璃平板材料ZF52作为棱镜基底，优化各膜层的光学厚度，并判断其临界入射角，若在临界入射角内PST均小于模拟6等星的PST则优化停止。PBS优化设计后的消偏振分光膜系如表1所示。 [0110] [0111] NPBS的临界入射角确定及偏振杂散光功率对比如图7 图8所示，将光源理想化为~ 满足NPBS临界入射角的均匀光束，建立消偏振光学引擎理论模型，并计算入射角在0°20° ~ ‑5 变化时对应的PST大小和偏振杂散光功率。当PST=9.41×10 时，NPBS临界入射角为10.2°， ‑5 相位差最大值为0.13°且透过率衰减最大值为3%，对应的偏振杂散光功率为4.62×10 W，当入射角度大于临界入射角时，光学引擎的偏振杂散光功率将继续提升，这将造成光学引擎杂散光抑制能力下降，因此照明光学系统的出射光发散角应与NPBS临界入射角相匹配，计算得出现有光学引擎的PST随入射角变化如图9所示。 [0112] 由图9可知，当入射角小于3.2°时，PST变化较为平缓，对应的PST为5.01×10‑4，而入射角大于3.2°时，PST具有明显上升趋势，杂散光明显增加，所以现有光学引擎的最大临‑4界入射角为3.2°，对应偏振杂散光功率为2.5×10 ，现有光学引擎杂散光抑制能力参数汇总如表2所示。 [0113] [0114] 现有光学引擎和理想光源条件下消偏振光学引擎的偏振杂散光功率对比结果如表3所示。 [0115] [0116] 将现有光学引擎与理想光源条件下消偏振光学引擎的偏振杂散光功率进行对比，‑4 ‑5 由表3可知，采用消偏振光学引擎后，偏振杂散光功率由2.5×10 W下降至4.62×10 W，下降了5.41倍，由此可知消偏振光学引擎能够有效抑制杂散光。 [0117] 搭建的对比度测试实验装置主要由高对比度恒星模拟器、计算机控制与数据处理系统、六维调整台和辐照计组成。其中，高对比度恒星模拟器由准直光学系统、消偏振光学引擎、计算机控制与数据处理系统组成。 [0118] 恒星模拟器对比度测试方法如下： [0119] (1) 将辐照计测试探头固定于六维台上，调整六维台直至探头感光面与恒星模拟器出光口重合。 [0120] (2) 选取0视场、0.707视场和全视场共计9个对比度测试采样点，采样点尺寸为50pixel×50pixel，其中，0视场采样点1个(序号为1)，0.707视场采样点4个(序号为2 5)和~ 全视场采样点4个(序号为6 9)，如图10所示，并按照图中顺序，依次点亮和熄灭各采样点，~ 分别测出各采样点点亮和熄灭后辐照度，采用公式(1‑10)计算各视场对比度C，取其最小值作为恒星模拟器的对比度。 [0121] ； (27) [0122] 式中，E为各采样点点亮时测得的辐照度，E＇为各采样点熄灭时测得的辐照度。 [0123] (3)利用上述方法，先测试本申请所研究的高对比度恒星模拟器的对比度；然后用现有恒星模拟器替代高对比度恒星模拟器，利用上述方法再测出现有恒星模拟器的对比度。 [0124] 本申请所研究的高对比度恒星模拟器与现有恒星模拟器对比度测试结果如表4所示。 [0125] [0126] 由表4结果可知，本申请研究的高对比度恒星模拟器在0视场、0.707视场和全视场对比度分别为102.45:1、99.09:1和93.41:1，对比度最小值为93.41:1；现有恒星模拟器在0视场、0.707视场和全视场对比度分别为25.01:1、19.39:1和16.46:1，对比度最小值为 16.46:1。本申请研究的高对比度恒星模拟器与现有恒星模拟器相比，对比度由16.46：1提升至93.41：1，提高了5.67倍。 [0127] 为进一步验证本那个所研究的高对比度恒星模拟器的有效性，利用CCD相机分别对高对比度恒星模拟器和现有恒星模拟器输出的同一十字图像进行实拍，两种恒星模拟器实拍图像效果如图11 图12所示。 ~ [0128] 由图11 图12可知，本申请所研究的高对比度恒星模拟器对比度明显好于现有恒~ 星模拟器对比度。 [0129] 综上，本申请通过在光学引擎中LCOS前端设置两片1/4波片，以抑制LCOS的暗态漏‑4 ‑5 光，通过设置消偏振光学引擎，使得偏振杂散光功率由2.5×10 W下降至4.62×10 W，下降了5.41倍，实验结果显示，本申请研究的高对比度恒星模拟器与现有恒星模拟器相比，对比度由16.46：1提升至93.41：1，由此可知消偏振光学引擎能够有效抑制杂散光产生。提高星图的对比度。 [0130] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 [0131] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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