机载搜索跟踪系统滤光片双视场成像光谱仪设计

"该文是2013年发表的一篇关于滤光片式双视场成像光谱仪光学系统设计的工程技术论文，主要研究如何设计满足机载搜索与跟踪系统需求的光学系统。作者通过高斯法构建初步结构，并利用Zemax软件进行优化，实现了0.45μm至0.7μm和0.6μm至0.95μm的双波段成像，以及13°×9.75°到3°×2.25°的双视场转换，同时保持恒定的F数5.6。设计结果显示，系统在宽视场和窄视场的畸变控制在3.5%和0.2%以内，探测器的光学传递函数在Nyquist频率50lp/mm处的峰值大于0.5，确保了良好的成像质量。此外，系统具有超过35mm的最小后截距，适合安装滤光片轮，满足了实际装配的需求。" 本文是光学设计领域的重要研究，主要探讨了双视场成像光谱仪的设计方法和实现技术。首先，为了适应机载搜索与跟踪系统的特殊应用，设计考虑了系统的便携性和适应性，采用1/3英寸的CCD作为探测器，其像元尺寸为6.0μm×6.0μm。这种选择有利于提高系统的灵敏度和空间分辨率。 接下来，文章介绍了设计过程中的关键技术。通过高斯法对系统进行初步分析和解算，确定了基本的光学结构。然后，利用专业的光学设计软件Zemax对系统进行了深入的优化，确保了在两个不同波段（0.45μm～0.7μm和0.6μm～0.95μm）都能获得清晰的图像。此外，通过轴向移动变倍组，实现了双视场（13°×9.75°和3°×2.25°）之间的平滑转换，而且在整个视场切换过程中，系统保持了恒定的F数5.6，这有助于维持成像质量和稳定性。 在光学性能方面，设计结果表明系统的畸变控制得非常好，宽视场的畸变小于3.5%，窄视场畸变低于0.2%，这在光谱成像系统中是非常重要的指标，因为它直接影响到成像的准确性和细节再现。此外，探测器的光学传递函数在Nyquist频率（50lp/mm）处的峰值大于0.5，这意味着系统的分辨率达到了较高的标准，能够有效地解析光谱信息。 最后，考虑到实际应用中滤光片的使用，系统设计了一个最小后截距大于35mm的空间，用于安装滤光片轮，这不仅满足了光学系统的设计要求，也方便了系统的实际操作和维护。 这篇论文提供了一种有效的滤光片式双视场成像光谱仪光学系统设计方案，对于提升机载搜索与跟踪系统的性能和实用性具有重要的理论与实践意义。该设计方法和优化技术对同类光学系统的设计开发提供了有价值的参考。