多波段共口径的成像

时间:2022-04-18 21:03:01

原标题:多波段共口径的成像方式

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。

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3,公告解读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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