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§5.3 红外成像光学系统

§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′ 、相对孔径 D/f′ 、视场. 焦距 f′

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§5.3 红外成像光学系统

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  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）

  2. 一、理想光学系统模型 共轴球面光学系统

  3. 理想光学系统模型 理想光学系统的 物像关系

  4. 牛顿公式 • 高斯公式

  5. 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

  6. 渐晕光阑

  7. 三、红外成像光学系统的主要参数 焦距f′、相对孔径D/f′、视场 • 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

  8. 相对孔径决定红外成像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

  9. 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

  10. 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14μm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

  11. 六、典型的红外光学系统 • 透射式红外光学系统

  12. 反射式红外光学系统 牛顿光学系统

  13. 卡塞格伦系统

  14. 格利高利系统

  15. 折反射组合式光学系统 施密特系统

  16. 红外探测器 马克苏托夫系统

  17. 扫描系统 反射镜鼓行扫描、摆镜场扫描

  18. 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50μm×50μm，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？

  19. 水平及垂直视场角：

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