Kompatibilität mit großformatischen Detektoren: Mit der zunehmenden Nachfrage nach ultra-großer Format-Infrarot-Fernerkundung muss das optische System so ausgelegt sein, dass hochauflösende Bildgebungsanforderungen gerecht werden, wie z.
Hohe Kaltstoppeffizienz: Nutzen Sie den Kaltstopp des gekühlten Infrarotdetektors als Halt des Systems, um eine 100% ige Effizienz des Kalten Stopps zu verbessern, um die Fähigkeit zur Strahlungssammlung des Detektors zu verbessern und die Bildgebungsqualität zu verbessern.
Breites Sichtfeld (FOV) und ungehinderte Konfiguration: Erzielen Sie einen breiteren Beobachtungsbereich und vermeiden Sie das durch Obstruktionen verursachte Lichtverlust und streunende Licht, um die Integrität und Klarheit der Bildgebung zu gewährleisten.
Überlegene Bildgebungsqualität: Die Modulation Transfer Function (MTF) des Systems muss festgelegte Kriterien in allen Bereichen der Sicht erfüllen, um eine scharfe Bildgebung für praktische Anwendungen zu gewährleisten.
Strukturkonfiguration
Spiegelkombination: Eine sekundäre Bildgebungsstruktur verwendet typischerweise einen assphärischen Spiegel und zwei Freiformspiegel. Diese Konfiguration korrigiert Aberrationen und verbessert die Bildgebungsleistung. Beispielsweise nimmt der Primärspiegel eine astrische Oberfläche gleicher Ordnung an, während die sekundären und tertiären Spiegel XY-Polynom-Freeform-Oberflächen verwenden. Die Flexibilität von freien Oberflächen ermöglicht die Korrektur von Aberrationen, die unter großen FOVs erzeugt werden.
Pupille für Blenden Stopp und Ausgang: Ein echter Pupille aus dem Ausgang ist mit dem Kaltstopp ausgerichtet, um eine 100% ige Effizienz des Kalten Stopps zu erzielen. In einigen Konstruktionen stellt das Sekundär- und Tertiärspiegel das Apertur auf der Position des Primärspiegels ab und erfüllt nicht nur das Effizienzziel des Kalten Stopps, sondern auch die Blende des Primärspiegels und die Optimierung der Kompaktheit des Systems erheblich.
Schlüsseltechnologien
Anwendung von Freiformflächen: Freiformflächen spielen eine entscheidende Rolle bei der Erweiterung des FOV und zur Korrektur von Aberrationen. Beispielsweise ermöglichen XY -Polynom -Freiformoberflächen auf den sekundären und tertiären Spiegeln eine flexible Anpassung der Lichtwege, um Aberrationen unter großen FOVs zu kompensieren, um eine hohe Bildgebungsqualität über alle Felder zu gewährleisten.
Athermalisationsdesign: Bedenken Sie die Auswirkungen von Umwelttemperaturschwankungen auf die Bildgebungsqualität durch Atmomalisation. Stellen Sie beispielsweise sicher, dass der MTF über alle Felder über einem Schwellenwert innerhalb eines Temperaturbereichs von -40 ° C bis 60 ° C bleibt, wodurch eine stabile Leistung unter unterschiedlichen Bedingungen gewährleistet und die Anpassungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Systeme verbessert wird.
Aberration Korrektur: Optimieren Sie zusätzlich zur freien Oberflächenkorrektur das Layout und die Parameter des optischen Systems für eine umfassende Aberrationskontrolle. Techniken wie die Vektor -Aberrationstheorie und das Fermat -Prinzip werden verwendet, um ein anfängliches, nicht obstruiertes freies System mit günstiger Bildgebungsqualität zu ermitteln, gefolgt von einer Optimierung, um die Entwurfskomplexität zu verringern und die Korrektur zu verbessern.
Entwurfsbeispiel
Ein System, das von Qian Zhuang, Mo Yan, Fan Rundong, et al. dient als praktischer Fall. Mit einer fokalen Länge von 150 mm, die im Wellenlängenbereich von 1,5–5 & mgr; m, einem F-Number von 5 und einem 30 ° × 25 ° FOV betrieben wird, verwendet das System einen assphärischen Primärspiegel und tertiärer Spiegel mit XY-polynomialen Freiform. Der MTF bei 25 lp/mm übersteigt 0,4 auf allen Feldern, was den Bildgebungsanforderungen von großen Formatinfrarotdetektoren entspricht. Dieses Design erreicht erfolgreich eine breite FOV, eine ungehinderte Konfiguration, eine hohe Bildgebungsqualität und die Kompatibilität mit großformatischen Detektoren, wodurch die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methodik validiert wird.
Abschluss
Das Design eines abgekühlten großformatigen freien off-Achse-optischen Systems für das optische Dreier erfordert eine umfassende Berücksichtigung mehrerer Faktoren. Durch die Auswahl geeigneter struktureller Konfigurationen, die Anwendung von Schlüsseltechnologien und Optimierung anhand praktischer Beispiele kann das System die wachsenden Anforderungen an hochauflösende, weite FROART-Fernerkundung erfüllen. Wenn verwandte Technologien voranschreiten, wird erwartet, dass solche optischen Systeme in verschiedenen Bereichen eine größere Rolle spielen, wobei sich zukünftige Designs zu einer höheren Effizienz, Präzision und Kompaktheit entwickeln.