Geniş formatlı dedektörlerle uyumluluk: Ultra büyük formatlı kızılötesi uzaktan algılama talebinin artmasıyla, optik sistem, 4K çözünürlüklü büyük formatlı kızılötesi dedektörlerinkiler gibi yüksek çözünürlüklü görüntüleme gereksinimlerini karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.
Yüksek Soğuk Durdurma Verimliliği: Dedektörün radyasyon toplama kapasitesini arttırmak ve görüntüleme kalitesini artırmak için% 100 soğuk durdurma verimliliğini hedefleyen sistemin diyaframı durması olarak soğutulmuş kızılötesi dedektörün soğuk durmasını kullanın.
Geniş görüş alanı (FOV) ve engelsiz yapılandırma: Işık kaybından ve engellerin neden olduğu başıboş ışıktan kaçınarak görüntüleme bütünlüğünü ve netliğini sağlayarak daha geniş bir gözlem aralığı elde edin.
Üstün Görüntüleme Kalitesi: Sistemin Modülasyon Aktarım Fonksiyonu (MTF), pratik uygulamalar için keskin görüntülemeyi garanti etmek için tüm görüş alanlarında belirtilen kriterleri karşılamalıdır.
Yapısal konfigürasyon
Ayna kombinasyonu: İkincil bir görüntüleme yapısı tipik olarak bir çift dereceli asferik ayna ve iki serbest biçimli ayna kullanır. Bu yapılandırma sapmaları etkili bir şekilde düzeltir ve görüntüleme performansını artırır. Örneğin, birincil ayna eşit dereceli asferik bir yüzey benimserken, ikincil ve üçüncül aynalar XY polinom serbest biçimli yüzeyleri kullanır. Serbest biçimli yüzeylerin esnekliği, büyük FOV'lar altında üretilen sapmaların düzeltilmesini sağlar.
Diyafram Durdurma ve Çıkış Öğrencisi: Gerçek bir çıkış öğrencisi,% 100 soğuk durdurma verimliliği elde etmek için soğuk durakla hizalanır. Bazı tasarımlarda, ikincil ve üçüncül aynalar, diyaframın durdurma birincil aynanın konumuna kadar durması değil, sadece soğuk durma verimliliği hedefini yerine getirmekle kalmaz, aynı zamanda birincil aynanın diyaframını önemli ölçüde azaltır ve sistemin kompaktlığını optimize eder.
Anahtar Teknolojiler
Serbest biçimli yüzeylerin uygulanması: Serbest biçimli yüzeyler FOV'nin genişletilmesinde ve sapmaların düzeltilmesinde kritik bir rol oynar. Örneğin, ikincil ve üçüncül aynalardaki XY polinom serbest biçimli yüzeyleri, ışık yollarının büyük FOV'lar altında sapmaları telafi etmesini sağlayarak tüm alanlarda yüksek görüntüleme kalitesi sağlayarak esnek ayarlanmasına izin verir.
Atmalizasyon Tasarımı: Çevresel sıcaklık dalgalanmalarının atermalizasyon yoluyla görüntüleme kalitesi üzerindeki etkisini ele alın. Örneğin, tüm alanlardaki MTF'nin -40 ° C ila 60 ° C sıcaklık aralığında bir eşiğin üzerinde kaldığından emin olarak, değişen koşullar altında sabit performansı garanti eder ve sistem uyarlanabilirliğini ve güvenilirliğini artırır.
Amelat düzeltmesi: Serbest biçimli yüzey düzeltmesine ek olarak, kapsamlı sapma kontrolü için optik sistemin düzenini ve parametrelerini optimize edin. Vektör sapma teorisi ve Fermat'ın prensibi gibi teknikler, uygun görüntüleme kalitesine sahip ilk engellenmemiş bir serbest biçimli sistem oluşturmak, ardından tasarım karmaşıklığını azaltmak ve düzeltmeyi artırmak için optimizasyon oluşturmak için kullanılır.
Tasarım Örneği
Qian Zhuang, Mo Yan, Fan Rundong, et al. pratik bir durum olarak hizmet eder. 1.5-5 μm dalga boyu aralığında, 5'lik bir F-number ve 30 ° × 25 ° FOV'da çalışan 150 mm'lik bir odak uzunluğu ile sistem, eşit dereceli asferik birincil ayna ve XY polinom serbest biçimi ikincil ve üç aynalar kullanır. 25 lp/mm'deki MTF, büyük format kızılötesi dedektörlerin görüntüleme gereksinimlerini karşılayarak tüm alanlarda 0.4'ü aşar. Bu tasarım, önerilen metodolojinin etkinliğini doğrulayarak geniş bir FOV, engelsiz konfigürasyon, yüksek görüntüleme kalitesi ve geniş format dedektörlerle uyumluluk başarıyla ulaşır.
Çözüm
Soğutulmuş büyük formatlı bir freeform eksen dışı üç metrelik optik sistemin tasarımı, birden fazla faktörün kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Uygun yapısal konfigürasyonları seçerek, temel teknolojiler uygulayarak ve pratik örneklerle optimize ederek sistem, yüksek çözünürlüklü, geniş FOV kızılötesi uzaktan algılama taleplerini karşılayabilir. İlgili teknolojiler ilerledikçe, bu tür optik sistemlerin çeşitli alanlarda daha büyük bir rol oynaması beklenmektedir ve gelecekteki tasarımlar daha yüksek verimlilik, hassasiyet ve kompaktlığa doğru gelişmektedir.