Sistema óptico de três espelhos fora do eixo

O fora do eixoO sistema óptico de três espelhos é um design óptico avançado que atinge imagens de alta resolução e de campo amplo por meio da combinação de três espelhos. Este sistema tem amplas aplicações em campos como observação astronômica, reconhecimento militar e experimentos científicos.

O sistema óptico de três espelhos fora do eixo normalmente consiste em três espelhos principais: o espelho primário (M1), o espelho secundário (M2) e o espelho terciário (M3). A combinação desses espelhos forma o caminho óptico do sistema e, por meio de um design cuidadoso, pode ser alcançado um alto desempenho óptico.

OFora do eixoSistema óptico de três espelhos tem as seguintes características notáveis:

Design desobstruído:O projeto fora do eixo evita a obstrução da parte central do sistema óptico, aumentando assim o rendimento da luz do sistema. Do ponto de vista da ótica de Fourier, a ausência de obstrução central também impede que a curva da função de transferência de modulação (MTF) caia nas frequências médias, o que ajuda a melhorar a qualidade da imagem e a sensibilidade de detecção do alvo.

Alta resolução e amplo campo de visão:Se todas as três superfícies forem asféricas ou mesmo superfícies de forma livre, as numerosas variáveis disponíveis permitem um projeto óptico preciso. O sistema de três espelhos fora do eixo pode obter imagens de alta resolução e de campo amplo simultaneamente, tornando-o adequado para aplicações que requerem observação de grandes áreas, particularmente no projeto de câmeras push-vassoura para sensoriamento remoto. É importante notar que o campo de visão do sistema óptico de três espelhos fora do eixo é freqüentemente deslocado e carece de simetria rotacional, que às vezes pode ser restringida pelo cenário de aplicação.

Comprimento de onda e versatilidade ambiental:Como um sistema óptico puramente reflexivo, ele não produz aberração cromática, tornando o sistema de três espelhos fora do eixo adequado para sistemas de detecção de múltiplos comprimentos de onda ou detectores de cores duplas. Além disso, a atermalização essencialmente corrige o desfoco do sistema óptico sob diferentes condições ambientais. Se o sistema óptico de três espelhos usar o mesmo material que os componentes estruturais do substrato, o sistema se expandirá e se contrairá proporcionalmente com as mudanças de temperatura, evitando a aberração térmica, o que é uma vantagem significativa.

Projeto estrutural flexível:O design fora do eixo oferece maior liberdade para o sistema óptico, permitindo ajustes e otimizações com base em diferentes necessidades de aplicativos. No entanto, essa flexibilidade de projeto estrutural também apresenta desafios para o projeto do sistema óptico. Uma direção de pesquisa de fronteira atual é a combinação de projeto de sistema óptico com inteligência artificial para simplificar o trabalho preliminar tanto quanto possível.

Formas Estruturais e Desempenho Óptico

Os quatro tipos de formas estruturais distinguem-se principalmente com base na direção de dobramento dos espelhos e nas posições relativas dos espelhos, com as seguintes características:

Tier 1 Design:Tem o maior potencial para correção de superfície de forma livre. Nesta forma de projeto, as posições e ângulos relativos entre os espelhos são cuidadosamente projetados para minimizar as aberrações iniciais na maior extensão.

Tier 2 Design:Tem algum potencial de correção, mas é limitado por volume. Em comparação com o design Tier 1, o design Tier 2 faz alguns compromissos em certos parâmetros geométricos, resultando em um desempenho ligeiramente inferior.

Projeto da camada 3:Potencial de correção limitado. Este projeto tem aberrações iniciais significativas e, mesmo com correção de superfície de forma livre, o desempenho final não é o ideal.

Tier 4 Design:Potencial de correção mínima. Este projeto tem grandes aberrações iniciais e o efeito após a correção de superfície de forma livre ainda é ruim, tornando difícil atender aos requisitos de imagem de alto desempenho.