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多波段共口径的成像方式

2021-11-09
来源:光电资讯
关键词: 光学成像 多波段

  多波段共口径的光学成像方式有反射式、折射式与折反射式三种不同类型的光学成像方式。

  下面将列出三种光学成像方式的不同特点,并总结三种光学成像方式的优缺点。

  1,折射式光学成像系统相对于反射式与折反射式光学成像系统,结构形式丰富,而且能够同时满足大视场大相对孔径的要求,广泛应用于各领域。

  但是,折射式光学成像系统也有一定的缺陷。能同时透射可见光波段与红外波段的光学材料的数量有限,因此对可见光波段与红外波段的集成,显得其更适用于单波段光学系统成像。

  但是,对于中波红外系统与长波红外系统的集成,折射式成像系统的优势更明显。色差的存在影响折射式光学系统的像质,特别是在长焦距光学系统中,存在的二级光谱色差比较严重。并且长焦距折射式光学系统在大相对孔径的要求下,会带来大口径透镜的加工难度,以及自身大口径对外界环境温度的敏感性降低成像质量,也阻碍了折射式成像系统在长焦距光学系统中的应用。

  因此,折射式光学成像系统更适用于单波段、中短焦距以及小口径的光学系统。

  2,反射式光学成像系统相对于折射式光学成像系统具有宽波段、无色差的成像优势,其可分为同轴反射成像与离轴反射成像。

  经典的同轴反射式光学成像系统是经典的卡塞格林光学系统,该系统可以解决折射式光学成像系统的一些缺陷,但同时,自身也存在一定的缺陷,比如存在中心遮拦以及视场小的问题。

  为了解决同轴反射式光学成像系统的缺陷,离轴反射式光学成像系统应运而生。其可以解决中心遮拦,提高系统的能量透过率。同时,离轴光学成像系统结合自由曲面,增加光学系统优化自由度,提高了光学系统轴外像差的平衡能力,增大了系统的视场角。

  相对于折射式光学成像系统所用的材料以及材料加工,反射式光学成像系统所用的镜坯材料,具有密度小、热膨胀系数低、热传导系数高、微观结构均匀的特点,可以在反射镜背面做轻量化处理。

  因此,反射式光学成像系统更容易做到轻量化,结构相对于复杂的折射式结构显得更加紧凑,并且更适用于非制冷红外系统。但是,反射式光学成像系统在变焦光学系统中,相比于折射式光学成像系统自身不存在换根变焦方法,其变倍比低,不适用于大变倍比光学系统。

  3,折反射式光学成像系统融合了上述两种光学成像系统的成像优势,其解决了反射式成像系统变倍比低的问题,以及折射式成像系统焦距短、口径小的问题。折反射式成像系统的前置光学系统大部分采用反射式成像,可解决宽波段光学材料数量有限的困境;后置光学系统采用折射式成像,可使光学系统的视场角变大,同时也可以校正系统的轴外像差。因此,对于多波段系统的集成,折反射式成像系统的优势更为明显。




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