1 概述
●特点:
1.多采用反射式和折反式系统
光学玻璃的透光特性及机械性能,限制了透镜系统在红外光学系统中的应用。
2.性能评定是以与探测器匹配的灵敏度、信噪比为主
红外系统属光电子系统,接收器是光电器件,分辨率受到光电器件尺寸的限制,对光学系统的要求有所降低.
探测器接收面积较小、反射系统没有差、系统对象质要求不高。
4.采用扫描器
当探测器阵列为线列时,为实现对空间目标的扫描成像,常采用扫描器。 5.波长的特殊性使得系统的重量重、成本高
常用红外波段的波长约为可见光的5~20倍,要得到高分辨率的系统,必须有大的孔径。
●设计光学系统时应遵循的原则:
包边带
6.光学系统与目标、大气窗口、探测器之间的光谱匹配。
7.接收口径、相对孔径尽可能大,以保证系统有高的灵敏度.
8.系统应对噪声有较强的抑制能力。
9.系统的形式和组成应有利于发挥探测器的效能.
10.系统和组成元件力求简单,减少能量损失。
11.根据不同要求,选择合适的元件组成所需的系统。
2 光学系统的主要参数
2。1光阑、入瞳
高频电子水处理器孔径光阑:决定最小入射光束截面积的光阑,如透镜的边框MN和特加的圆孔光阑I。
视场光阑:限制物空间的被成像范围,如光阑II。
●入射光瞳:通过光学系统的光束的最大孔径角,描述目标辐射能量有多少为光学系统接收。
AB是系统的孔径光阑.从F点来看,AB的大小相当于以孔径光阑为物,通过透镜L在物空间所成的像A,B,本地摄像头,这个像的边缘对物点F所作的张角,就是通过光学系统的光束的最大孔径角。光阑AB的像A,B,就称为系统的入射光瞳。
2。2相对孔径、F/数
1、焦距
●F,点为像方焦点,F点为物方焦点;
●过F,点且垂直于光轴的平面称为像方焦面;
●H,为象方主点,H为物方主点;
●象方主点与像方焦点之间的距离称为后焦距f,一般称焦距.
2、相对孔径
●入瞳直径与焦距之比,即。
像面上的辐照度与光学系统的相对孔径的平方成正比,要增加像面的辐照度,必须增加相对孔径.
3、F/数
●相对孔径的倒数,读为数(也就是相机的光圈数).
F/8表示系统的焦距为入瞳直径的8倍。
●相对孔径或F/数是衡量光学系统聚光能力的一个参数。
像面上的辐照度为
4、F/数与数值孔径
●光学系统在空气中使用时,数值孔径与F/数的关系为
图像拼接器●数值孔径和F数都可用来表示物镜的聚光能力,物在有限远时,如显微系统,较多用数值孔径;物在无穷远时,如望远系统,较多用F数。
2。3视场(FOV)、瞬时视场(IFOV)
●视场是探测器通过光学系统能感知目标存在的空间范围。
度量视场的立体角称为视场角,习惯上常用平面角表示.无人机测量
●大多数红外系统的探测器放在光学系统的焦面上,探测器本身就是视场光阑,垂直和水平视场角可分别表达为:
丝锥磨床
,
●由多个探测元组成线阵或面阵探测器时,将单个探测元所对应的视场称为瞬时视场(IFOV),而将线阵或面阵探测器所对应的视场称为光学视场(FOV):
,
●单元探测器的红外系统,其光学视场和瞬时视场是一致的;线阵或面阵探测器的瞬时视场角与单元探测器相同,光学视场则与具体的光机扫描方式和面阵大小有关。
2。4焦深、景深
●会聚到焦点的光束,在焦点处光束的截面积最小;在焦点两侧的一个短距离内,光束的截面积近似相等,这一距离称为焦深。