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多波段共口徑的成像方式

2021-11-09
來源:光電資訊
關鍵詞: 光學成像 多波段

  多波段共口徑的光學成像方式有反射式,、折射式與折反射式三種不同類型的光學成像方式。

  下面將列出三種光學成像方式的不同特點,并總結三種光學成像方式的優(yōu)缺點,。

  1,折射式光學成像系統(tǒng)相對于反射式與折反射式光學成像系統(tǒng),,結構形式豐富,,而且能夠同時滿足大視場大相對孔徑的要求,廣泛應用于各領域,。

  但是,,折射式光學成像系統(tǒng)也有一定的缺陷。能同時透射可見光波段與紅外波段的光學材料的數(shù)量有限,,因此對可見光波段與紅外波段的集成,,顯得其更適用于單波段光學系統(tǒng)成像。

  但是,,對于中波紅外系統(tǒng)與長波紅外系統(tǒng)的集成,,折射式成像系統(tǒng)的優(yōu)勢更明顯。色差的存在影響折射式光學系統(tǒng)的像質,,特別是在長焦距光學系統(tǒng)中,,存在的二級光譜色差比較嚴重。并且長焦距折射式光學系統(tǒng)在大相對孔徑的要求下,,會帶來大口徑透鏡的加工難度,,以及自身大口徑對外界環(huán)境溫度的敏感性降低成像質量,也阻礙了折射式成像系統(tǒng)在長焦距光學系統(tǒng)中的應用,。

  因此,,折射式光學成像系統(tǒng)更適用于單波段、中短焦距以及小口徑的光學系統(tǒng),。

  2,,反射式光學成像系統(tǒng)相對于折射式光學成像系統(tǒng)具有寬波段、無色差的成像優(yōu)勢,,其可分為同軸反射成像與離軸反射成像,。

  經(jīng)典的同軸反射式光學成像系統(tǒng)是經(jīng)典的卡塞格林光學系統(tǒng),該系統(tǒng)可以解決折射式光學成像系統(tǒng)的一些缺陷,,但同時,,自身也存在一定的缺陷,,比如存在中心遮攔以及視場小的問題。

  為了解決同軸反射式光學成像系統(tǒng)的缺陷,,離軸反射式光學成像系統(tǒng)應運而生,。其可以解決中心遮攔,提高系統(tǒng)的能量透過率,。同時,,離軸光學成像系統(tǒng)結合自由曲面,增加光學系統(tǒng)優(yōu)化自由度,,提高了光學系統(tǒng)軸外像差的平衡能力,,增大了系統(tǒng)的視場角。

  相對于折射式光學成像系統(tǒng)所用的材料以及材料加工,,反射式光學成像系統(tǒng)所用的鏡坯材料,,具有密度小、熱膨脹系數(shù)低,、熱傳導系數(shù)高,、微觀結構均勻的特點,可以在反射鏡背面做輕量化處理,。

  因此,,反射式光學成像系統(tǒng)更容易做到輕量化,結構相對于復雜的折射式結構顯得更加緊湊,,并且更適用于非制冷紅外系統(tǒng),。但是,反射式光學成像系統(tǒng)在變焦光學系統(tǒng)中,,相比于折射式光學成像系統(tǒng)自身不存在換根變焦方法,,其變倍比低,不適用于大變倍比光學系統(tǒng),。

  3,,折反射式光學成像系統(tǒng)融合了上述兩種光學成像系統(tǒng)的成像優(yōu)勢,其解決了反射式成像系統(tǒng)變倍比低的問題,,以及折射式成像系統(tǒng)焦距短,、口徑小的問題,。折反射式成像系統(tǒng)的前置光學系統(tǒng)大部分采用反射式成像,,可解決寬波段光學材料數(shù)量有限的困境;后置光學系統(tǒng)采用折射式成像,,可使光學系統(tǒng)的視場角變大,,同時也可以校正系統(tǒng)的軸外像差。因此,,對于多波段系統(tǒng)的集成,,折反射式成像系統(tǒng)的優(yōu)勢更為明顯,。




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