基于透镜阵列的机载共形光学系统动态像差校正方法研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:parisjiang
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共形光学窗口外表面与飞机外形轮廓一致,可显著减小飞行阻力,降低机载雷达反射截面,增强飞机的隐身效果。然而,共形光学窗口形状及安装方式,导致成像光束经过共形光学窗口后产生较大的随观察角度变化的动态像差,严重降低了系统的成像质量。目前,能够校正共形光学窗口动态像差的方法有动态校正方法和静态校正方法。动态校正方法能实现大扫描视场中动态像差的校正,但该方法需要复杂的系统结构支撑,不利于整体结构的稳定。与之相比,静态校正方法能够保证光电系统的稳定性,但只能校正较小扫描视场的动态像差,并不适用于大扫描视场机载共形光学系统。本研究通过分析共形光学窗口的像差特性,提出了基于透镜阵列的静态校正方法,用以实现大扫描视场共形光学窗口像差的校正。主要研究内容及结果如下:(1)首先建立共形光学系统的初始结构,然后研究该系统各观察角度的轴上像差组成,得到像散为该系统的主要像差。在此结论上,进一步分析系统全视场像散特性,分析结果为像散的大小和方向均随观察角度呈动态变化。(2)针对共形光学窗口动态像差特性,提出分通道校正像差的方法,将共形光学系统扫描成像过程看作各观察角度单独成像,实现共形窗口动态像差校正向各通道静态像差校正的转变,并设计了基于固定校正板和透镜阵列校正器的机载共形光学像差校正系统。将固定校正板放置在理想透镜前并跟随理想透镜扫描,平衡共形光学窗口各观察角度的动态像差;在像面前植入透镜阵列校正器,且每个透镜单元分别对应一个扫描成像通道,独立优化各透镜单元参数,分别校正各成像通道像差。设计结果表明,此静态校正方法能够在±42°扫描视场范围内,将共形光学窗口动态像差减小至±1λ范围内。(3)为更加简化光学系统结构,提出使用共形光学窗口内表面和透镜阵列校正器的静态校正方法。通过分析共形光学窗口内外表面的像差特性,设计了一个共形光学系统,通过优化共形光学窗口内表面和透镜阵列校正器,在±42°扫描视场范围内,将共形光学窗口动态像差校正至±1λ范围内。设计结果表明,此方法不加入任何可移动元件,可有效降低大扫描视场共形光学系统的动态像差。
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