紅外CCD焦平面技術(shù)及大口徑紅外成像系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)

　　推導(dǎo)了以反射式兩鏡系統(tǒng)為主體的紅外成像系統(tǒng)中滿足光瞳匹配要求的轉(zhuǎn)像透鏡的高斯光學(xué)參量與兩鏡系統(tǒng)參量的關(guān)系式。當(dāng)選定紅外焦平面的冷屏直徑及到焦面的距離后 ，轉(zhuǎn)像透鏡與兩鏡系統(tǒng)的高斯光學(xué)參量之間必須滿足這個(gè)關(guān)系式 ，才能做到光瞳匹配 ，這就是冷屏為系統(tǒng)的出瞳 ，而入瞳是主反射鏡的口徑。消像差由主鏡、副鏡的非球面及轉(zhuǎn)像透鏡上的一個(gè)非球面承擔(dān)。用實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了所推導(dǎo)出的公式的可靠性 ，紅外系統(tǒng)的口徑取為 250 mm ，紅外接收器的冷屏直徑為 5 mm ，冷屏到紅外像面的距離為 20 mm。兩鏡系統(tǒng)主鏡的曲率半徑選定為- 1000 mm 及 - 800 mm 兩個(gè)值 ，兩鏡系統(tǒng)焦距為 2000 mm ，1500 mm 及 1000 mm 三個(gè)。共計(jì)算了六種結(jié)構(gòu)參量不同的系統(tǒng)。

　　由于紅外 CCD 焦平面技術(shù)已經(jīng)成熟 ，大口徑紅外成像系統(tǒng)的應(yīng)用愈來愈廣 ，特別在軍事方面?？趶匠^ 250 mm ，基本上不可能用純透鏡系統(tǒng) ，反射式兩鏡系統(tǒng)［1 ］是最合理的選擇。為了最大限度地限制背景輻射的影響 ，紅外焦平面的冷屏必須是整個(gè)系統(tǒng)的出瞳。所以在兩鏡系統(tǒng)第一次成像之后應(yīng)有一個(gè)轉(zhuǎn)像透鏡（組） 以達(dá)到位于主鏡的入瞳成像到冷屏上。以后我們將看到 ，兩鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有一定的選擇自由 ，但一旦選定 ，則轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的共軛成像位置就定了。從儀器的總體結(jié)構(gòu)考慮 ，主鏡頂點(diǎn)到紅外焦平面的長度不能太短 ，也不宜太長。合理地選擇這個(gè)長度 ，是選擇兩鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要考慮。當(dāng)然 ，主鏡的相對(duì)口徑不要太大、副鏡的遮攔比盡可能小 ，照例也是要考慮到的。