可见光全天时遥感相机光学系统设计

发布时间：2021-03-09 01:21

　　由于微光遥感可在夜间和晨昏时段等低照度条件下对地物进行探测,该遥感相机利用微光遥感与传统可见光遥感进行互补,实现可见光波段全天时对地观测。考虑系统长焦距（500 mm）、大视场（5°×2°）、大相对孔径（F数为3.8）、小型化、高光学效率等各方面因素,该遥感相机最终采用离轴三反结构形式,采用双探测器共光路、分视场形式实现微光、可见光探测器同时成像。对光学系统设计和成像质量进行了详细分析,传统可见光波段各视场MTF优于0.4@200 lp/mm,微光可见光波段各视场,MTF优于0.75@77 lp/mm,MTF接近衍射极限,结果表明:根据光学载荷研制发射流程,从加工、装调、一次调焦和不调焦四个过程详细分析了系统公差,给出了公差分配结果。此外,对该光学系统的可扩展性进行了分析说明。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

可见光、微光探测器位置示意图

最终系统结构参数如表1所示，主镜为双曲面，次镜和三镜为扁圆面，主、三镜使用4阶高次项；系统布局如图2所示。光学系统虽然经过优化和像差校正，但是把实际成像光学系统的全部像差都校正为零是不可能的，实际像一定会存在清晰度和形变的问题，这种实际像与理想像之间的差异叫做像差，像差是评价一个成像光学系统质量好坏的标准。

系统点列图如图3所示，以600 nm为中心波长，各视场弥散斑的最大均方根直径为1.702μm；选择的探测器的像元尺寸可见光探测器为2.5μm，微光探测器为6.5μm，均在两个探测器一个像元内。图4为系统波像差，根据瑞利判断，波相差PV值不超过1/4λ、RMS值在1/14～1/16λ以内，可认为系统成像质量是良好的，由图可以看出，该系统PV值为0.148 6λ，RMS值为0.023 9λ，表明成像质量良好。此相机使用的微光探测器像元尺寸为6.5μm，对应的奈奎斯特频率为77 lp/mm；可见光探测器像元尺寸为2.5μm，对应的奈奎斯特频率为200 lp/mm，由光学系统传递函数曲线图5可以看出，系统在77 lp/mm处MTF在0.75以上，在200 lp/mm处MTF在0.4以上，与衍射极限重合，满足设计指标要求。图4 光学系统波像差

【参考文献】：
期刊论文
[1]多光谱相机光学系统公差分析与研究[J]. 王红,胡忠.  光学与光电技术. 2013(04)
[2]微光夜视技术发展动态评述[J]. 郭晖,向世明,田民强.  红外技术. 2013(02)



本文编号：3071998