Keserasian dengan pengesan format besar: Dengan permintaan yang semakin meningkat untuk penderiaan jauh inframerah ultra-besar, sistem optik mesti direka untuk menampung keperluan pengimejan resolusi tinggi, seperti pengesan inframerah besar-resolusi 4K.
Kecekapan berhenti sejuk yang tinggi: Menggunakan perhentian sejuk pengesan inframerah yang disejukkan sebagai hentian apertur sistem, yang bertujuan untuk kecekapan berhenti 100% sejuk untuk meningkatkan keupayaan pengumpulan radiasi pengesan dan meningkatkan kualiti pencitraan.
Bidang pandangan yang luas (FOV) dan konfigurasi yang tidak terhalang: mencapai pelbagai pemerhatian yang lebih luas sambil mengelakkan kehilangan cahaya dan cahaya sesat yang disebabkan oleh halangan, memastikan integriti dan kejelasan pengimejan.
Kualiti pengimejan unggul: Fungsi pemindahan modulasi sistem (MTF) mesti memenuhi kriteria tertentu di semua bidang pandangan untuk menjamin pencitraan tajam untuk aplikasi praktikal.
Konfigurasi struktur
Gabungan cermin: Struktur pengimejan sekunder biasanya menggunakan satu cermin aspherik walaupun dan dua cermin percuma. Konfigurasi ini secara berkesan membetulkan penyimpangan dan meningkatkan prestasi pencitraan. Sebagai contoh, cermin utama mengamalkan permukaan aspherik walaupun, manakala cermin sekunder dan tertiari menggunakan permukaan freeform polinomial XY. Fleksibiliti permukaan bebas membolehkan pembetulan penyimpangan yang dihasilkan di bawah FOV besar.
Aperture Stop and Exit Murid: Murid keluar sebenar adalah sejajar dengan perhentian sejuk untuk mencapai kecekapan berhenti 100% sejuk. Dalam sesetengah reka bentuk, imej cermin sekunder dan tertiary, aperture berhenti ke kedudukan cermin utama, bukan sahaja memenuhi matlamat kecekapan berhenti sejuk tetapi juga mengurangkan aperture cermin utama dan mengoptimumkan kekompakan sistem.
Teknologi Utama
Penggunaan Permukaan Freeform: Permukaan Freeform memainkan peranan penting dalam memperluaskan FOV dan membetulkan penyimpangan. Sebagai contoh, permukaan bebas polinomial XY pada cermin menengah dan tertiari membolehkan pelarasan jalur cahaya yang fleksibel untuk mengimbangi penyimpangan di bawah FOV yang besar, memastikan kualiti pengimejan yang tinggi di semua bidang.
Reka Bentuk Athermalisasi: Menangani kesan turun naik suhu alam sekitar terhadap kualiti pengimejan melalui athermalisasi. Sebagai contoh, pastikan MTF merentas semua bidang kekal di atas ambang dalam julat suhu -40 ° C hingga 60 ° C, menjamin prestasi yang stabil di bawah keadaan yang berbeza -beza dan meningkatkan kebolehsuaian dan kebolehpercayaan sistem.
Pembetulan penyimpangan: Sebagai tambahan kepada pembetulan permukaan bebas, mengoptimumkan susun atur dan parameter sistem optik untuk kawalan penyimpangan yang komprehensif. Teknik -teknik seperti teori penyimpangan vektor dan prinsip Fermat digunakan untuk menubuhkan sistem freeform yang tidak terhalang awal dengan kualiti pengimejan yang menggalakkan, diikuti dengan pengoptimuman untuk mengurangkan kerumitan reka bentuk dan meningkatkan pembetulan.
Contoh reka bentuk
Sistem yang direka oleh Qian Zhuang, Mo Yan, Fan Rundong, et al. berfungsi sebagai kes praktikal. Dengan panjang fokus 150 mm, beroperasi dalam julat panjang gelombang 1.5-5 μm, nombor F 5, dan 30 ° × 25 ° FOV, sistem menggunakan cermin utama aspherik dan xy polinomial freeform sekunder dan tertiary cermin. MTF pada 25 lp/mm melebihi 0.4 di semua bidang, memenuhi keperluan pengimejan pengesan inframerah format besar. Reka bentuk ini berjaya mencapai FOV yang luas, konfigurasi yang tidak terhalang, kualiti pengimejan yang tinggi, dan keserasian dengan pengesan format besar, mengesahkan keberkesanan metodologi yang dicadangkan.
Kesimpulan
Reka bentuk sistem optik tiga cermin bebas yang disejukkan format besar memerlukan pertimbangan komprehensif terhadap pelbagai faktor. Dengan memilih konfigurasi struktur yang sesuai, menggunakan teknologi utama, dan mengoptimumkan melalui contoh praktikal, sistem dapat memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk resolusi tinggi, penderiaan jauh inframerah yang luas. Memandangkan teknologi yang berkaitan maju, sistem optik sedemikian dijangka memainkan peranan yang lebih besar dalam pelbagai bidang, dengan reka bentuk masa depan yang berkembang ke arah kecekapan, ketepatan, dan kekompakan yang lebih tinggi.