针对某多波段共口径长焦距反射式红外成像系统最小可分辨温差(minimum resolvable temperature difference,MRTD)在实验室条件下的测试结果偏离设计值这一现象,从MRTD的定义入手,详细梳理了观察频率响应、视觉角、采样相位传递函数等因素对MRTD测试结果的影响,重点分析了采样相位对红外系统静态和动态MRTD的影响情况,论证了空间频率在
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区间内,静态MRTD测试值会偏离设计值。最后,通过实验室测试验证了采样相位传递函数是影响红外成像系统MRTD的主要因素。
大孔径红外光学系统往往易受自重和环境温度影响造成像质恶化, 引入自适应光学技术的红外自适应系统能够很好地解决该问题, 为此设计了一个用于Hartmann-Shack波前检测的红外自适应光学系统。重点设计了10×可见光与中波红外双波段望远镜, 物镜为卡赛格林反射物镜组, 无需消色差, 在可见光与中波红外2个波段实现了消色差目镜设计; 还设计了红外成像中继光学系统, 可实现100%冷光阑效率, 并补偿望远镜在中波红外波段的残余像差, 使最终设计的光学系统MTF接近衍射极限, 达到了0.5以上, 满足设计指标要求。
双波段 可见光 中波红外 自适应光学 dual-waveband visual mid-infrared adaptive optics
微透镜阵列到CCD的距离是影响Hartmann-Shack波前探测器精度的主要装配误差之一。对该平移装配误差的修正, 能够有效减小波前探测误差。理论求解了球面波前通过微透镜引起的子孔径光斑质心移动量与波前探测器结构参数之间的关系, 借助该关系能够求出微透镜到CCD之间的实际距离, 以其改进波前斜率的计算。实验验证了理论推导的合理性, 并对实际装配参数进行标定, 得实际距离为24.2 mm。利用标定后的参数重建波前, 其相对误差减小20.4%。实验表明该标定方法能够有效提高波前传感器测量准确性。
自适应光学 Hartmann-Shack传感器 波前重构 平移误差 adaptive optics Hartmann-Shack sensor wavefront reconstruction motion error
针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时, 补偿面型求解的复杂性, 借助波前补偿原理, 提出利用变形反射镜对系统 Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合 Zernike模式法复原波前, 利用 CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例, 仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法, 加深对自适应光学原理的认识。
自适应光学 变形反射镜 Zernike多项式 波像差响应 补偿面型 adaptive optics deformable mirror Zernike polynomials wavefront aberration response compensation surface type
针对机载小型化、轻量化的环境要求, 将红外和电视传感器进行共次镜形式的共光路设计。对于640×480非制冷焦平面探测器, 设计了焦距185 mm、 F数达到1.3、视场为5.8°的长波红外光学系统。对于1/3″ CCD(像面尺寸4.8 mm× 3.6 mm; 像素数759×596), 设计了焦距86 mm、F数达到4.5、视场为4°的可见(电视)光学系统。
双波段 共光路 光学系统 优化设计 dual-band common light path optical system optimization design