机载紫外探测系统可调焦校准装置研究

【摘要】随着紫外成像探测系统的不断发展,其性能的优劣直接影响着武器的作战安全,因此需要对其性能进行测试及校准。机载紫外探测系统可调焦校准装置有效的解决了紫外和可见光光轴平行性校准的问题以及不同物距下成像质量的检测问题。本文通过对国内外校准检测设备的分析和比较,选定了合适方案,设计了一种用来校准紫外与可见光光轴平行性的可调焦光学系统,调焦范围为25m-∞。针对目前大多数校准系统无法进行调焦的问题,提出了一种既能校准紫外与可见光光轴平行性又能对紫外部分进行调焦的方法。同时对被测系统即紫外成像物镜也进行了设计。通过分析校准系统的工作环境和技术指标,确定了校准系统的详细设计参数。采用离轴卡塞格林系统作为初始结构进行设计,通过在传统的卡塞格林系统中加入调焦组和补偿组,来实现调焦以及像差补偿。在系统中引入非球面和衍射面,有效地提高了系统的成像质量。设计结果表明,紫外成像物镜成像质量良好,通光口径为60mm,焦距300mm,光学总长为287mm。MTF值在截止频率为701p/mm处,中心视场接近衍射极限,边缘视场达到0.7以上。弥散斑最大半径值为5.526μm,各个视场的点列图弥散斑尺寸都在探测器像元尺寸以内,像元尺寸20μm范围内能量集中度达到90%。紫外与可见光双波段校准系统的通光口径为220mm,焦距1500mm,光学总长为1272mm。整个校准系统由两个反射镜,四个透镜和一个半透半反镜组成。设计结果表明,在紫外波段的不同物距下,传递函数在空间频率为60lp/mm时,轴上与轴外视场均可达到0.7以上,弥散斑最大半径为5.872μm,能量集中度达到90%,在可见光波段下,传递函数在空间频率为60lp/mm时,轴上与轴外视场均可达到0.55以上,弥散斑最大半径为10.297μm,能量集中度达到90%。所设计的系统可以有效地解决紫外与可见光双光轴平行性失调的校准问题,提高紫外与可见光双光轴平行性校准效率,并且在不同视距下光学传递函数值及点列斑均接近衍射极限,达到设计要求。
【作者】杨书宁；
【导师】刘钧；
【作者基本信息】西安工业大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】调焦；紫外；可见光；光轴平行性；

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