Compatibilidade com detectores de grande formato: com a crescente demanda por sensoriamento remoto infravermelho de formato ultra-grande, o sistema óptico deve ser projetado para acomodar requisitos de imagem de alta resolução, como os dos detectores de infravermelho de grande formato de resolução em 4K.
Alta eficiência de parada a frio: utilize a parada fria do detector infravermelho resfriado como a parada de abertura do sistema, visando 100% de eficiência de parada a frio para melhorar a capacidade de coleta de radiação do detector e melhorar a qualidade da imagem.
Amplo campo de visão (FOV) e configuração desobstruída: atinge uma faixa de observação mais ampla, evitando a perda de luz e a luz perdida causada por obstruções, garantindo a integridade e a clareza da imagem.
Qualidade de imagem superior: a função de transferência de modulação (MTF) do sistema deve atender aos critérios especificados em todos os campos de visão para garantir imagens nítidas para aplicações práticas.
Configuração estrutural
Combinação de espelhos: Uma estrutura de imagem secundária geralmente emprega um espelho asférico par de ordem e dois espelhos de forma livre. Essa configuração corrige efetivamente as aberrações e aprimora o desempenho da imagem. Por exemplo, o espelho primário adota uma superfície asférica de ordem par, enquanto os espelhos secundários e terciários usam superfícies de forma livre polinomial XY. A flexibilidade das superfícies de forma livre permite a correção de aberrações geradas em grandes FOVs.
Apreciar a pupila de parada e saída: uma pupila de saída real está alinhada com a parada fria para atingir 100% de eficiência de parada a frio. Em alguns designs, os espelhos secundários e terciários imaginam que a abertura para na posição do espelho primário, não apenas cumprindo a meta de eficiência de parada fria, mas também reduzindo significativamente a abertura do espelho primário e otimizando a compactação do sistema.
Tecnologias -chave
Aplicação de superfícies de forma livre: As superfícies de forma livre desempenham um papel crítico na expansão do FOV e na correção de aberrações. Por exemplo, as superfícies de forma livre polinomial XY nos espelhos secundários e terciários permitem ajuste flexível de caminhos de luz para compensar as aberrações sob grandes FOVs, garantindo alta qualidade de imagem em todos os campos.
Projeto de atendimento: abordar o impacto das flutuações da temperatura ambiental na qualidade da imagem por meio da atendimento. Por exemplo, verifique se o MTF em todos os campos permanece acima de um limite dentro de uma faixa de temperatura de -40 ° C a 60 ° C, garantindo desempenho estável sob condições variadas e melhorando a adaptabilidade e a confiabilidade do sistema.
Correção de aberração: além da correção da superfície da forma livre, otimize o layout e os parâmetros do sistema óptico para um controle abrangente de aberração. Técnicas como a teoria da aberração do vetor e o princípio de Fermat são usadas para estabelecer um sistema inicial de forma livre desobstruída com qualidade de imagem favorável, seguida de otimização para reduzir a complexidade do projeto e aumentar a correção.
Exemplo de design
Um sistema projetado por Qian Zhuang, Mo Yan, Fan Rundong, et al. Serve como um caso prático. Com uma distância focal de 150 mm, operando na faixa de comprimento de onda de 1,5 a 5 μm, um número F de 5 e um FOV de 30 × 25 °, o sistema emprega um espelho primário asférico de ordem uniforme e espelhos secundários e terciários da Polinomial XY. O MTF a 25 lp/mm excede 0,4 em todos os campos, atendendo aos requisitos de imagem de detectores de infravermelho de grande formato. Esse design atinge com sucesso uma ampla configuração FOV, desobstruída, alta qualidade de imagem e compatibilidade com detectores de grande formato, validando a eficácia da metodologia proposta.
Conclusão
O design de um sistema óptico de três mirroros de formato livre de grande formato de grande formato resfriado requer consideração abrangente de múltiplos fatores. Ao selecionar configurações estruturais apropriadas, aplicando as principais tecnologias e otimizando através de exemplos práticos, o sistema pode atender às crescentes demandas de sensoriamento remoto infravermelho de alta resolução e fov largo. À medida que as tecnologias relacionadas avançam, espera -se que esses sistemas ópticos desempenhem um papel maior em diversos campos, com projetos futuros evoluindo para maior eficiência, precisão e compactação.