1、 5 3红外成像光学系统 红外成像光学系统应满足以下几方面的基本要求 物像共轭位置成像放大率一定的成像范围 视场 在像平面上有一定的光能量反映物体细节的能力 即分辨率 一 理想光学系统模型 共轴球面光学系统 理想光学系统模型 理想光学系统的物像关系 牛顿公式 高斯公式 二 光学系统中的光阑 孔径光阑 渐晕光阑 视场光阑 消杂光光阑 孔径光阑 渐晕光阑 三 红外成像光学系统的主要参数 焦距f 决定光学系统的轴向尺寸 f 越大 所成的像越大 光学系统一般也越大 相对孔径D f 相对孔径定义为光学系统的入瞳直径D与焦距f 之比 相对孔径的倒数叫F数 焦距f 相对孔径D f 视场 相对孔径决定红外成像
2、光学系统的衍射分辨率及像面上的辐照度 衍射分辨率 像面中心处的辐照度 四 光学系统的像差 光学系统近轴区具有理想光学系统的性质 光学系统近轴区的成像被认为是理想像实际光学系统所成的像和近轴区所成的像的差异即为像差单色像差 球差 彗差 像散 场曲 畸变色差 轴向色差 倍率色差 五 红外光学系统的特点 反射式和折反射式光学系统应用较多为了探测远距离的微弱目标 红外光学系统的孔径一般比较大在红外光学系统中广泛使用各类扫描器 如平面反射镜 多面反射镜 折射棱镜及光楔等 8至14 m波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响 在各种气象条件下或在抖动和振动条件下 具有稳定的光学性能 六 典型的红外光学系统 透射式红外光学系统 反射式红外光学系统 牛顿光学系统 卡塞格伦系统 格利高利系统 折反射组合式光学系统 施密特系统 马克苏托夫系统 扫描系统 反射镜鼓行扫描 摆镜场扫描 例 用凝视型红外成像系统观察30公里远 10米 10米的目标 若红外焦平面器件的像元大小是50 m 50 m 假设目标像占4个像元 则红外光学系统的焦距应为多少 若红外焦平面器件是128 128元 则该红外成像系统的视场角是多大 水平及垂直视场角
