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準(zhǔn)直器在光學(xué)測(cè)試中的應(yīng)用：反射型和折射型設(shè)計(jì)用于高精度成像系統(tǒng)

準(zhǔn)直器是用來(lái)模擬放置在“光學(xué)無(wú)窮遠(yuǎn)”（非常遠(yuǎn)距離）處的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的光學(xué)系統(tǒng)。準(zhǔn)直器用于將參考目標(biāo)的圖像投影到待測(cè)試成像儀的方向上。

根據(jù)設(shè)計(jì)中使用的光學(xué)元件類(lèi)型，準(zhǔn)直器分為兩類(lèi)：反射型準(zhǔn)直器和折射型準(zhǔn)直器。

由于其寬廣的光譜范圍，反射型準(zhǔn)直器幾乎專(zhuān)門(mén)用于熱成像儀測(cè)試系統(tǒng)，也常用于電視攝像機(jī)、短波紅外（SWIR）成像儀、激光系統(tǒng)或多傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試。而折射型準(zhǔn)直器則主要用于夜視設(shè)備或工作在可見(jiàn)/近紅外波段的電視攝像機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)。

從光學(xué)設(shè)計(jì)師的角度來(lái)看，反射型準(zhǔn)直器實(shí)際上是反向的望遠(yuǎn)鏡。因此，可以說(shuō)反射型準(zhǔn)直器有多種類(lèi)型，取決于鏡面配置（如牛頓型、卡塞格倫型、施瓦茨希爾德型、麥克蘇托夫型等）。然而，實(shí)際上反射型準(zhǔn)直器通常采用牛頓型設(shè)計(jì)（大拋物面主鏡、準(zhǔn)直鏡和較小的次鏡）。接下來(lái)，反射型準(zhǔn)直器可以分為兩種基本類(lèi)型：離軸準(zhǔn)直器和軸上準(zhǔn)直器。

離軸反射型準(zhǔn)直器提供無(wú)遮擋的光學(xué)孔徑，因?yàn)榇午R位于準(zhǔn)直器孔徑外部（圖2）。然而，離軸反射型準(zhǔn)直器的成本通常高于軸上反射型準(zhǔn)直器。設(shè)計(jì)軸上反射型準(zhǔn)直器時(shí)，使用的是低成本對(duì)稱(chēng)拋物面鏡，而離軸準(zhǔn)直器則需要使用非對(duì)稱(chēng)鏡（通常是更大對(duì)稱(chēng)鏡的一部分）。此外，離軸準(zhǔn)直器的對(duì)準(zhǔn)比典型的軸上準(zhǔn)直器更為困難。

Inframet生產(chǎn)了一系列CDT離軸反射型準(zhǔn)直器，這些準(zhǔn)直器作為Inframet測(cè)試系統(tǒng)的組成部分或作為獨(dú)立的光學(xué)模塊出售。

軸上準(zhǔn)直器由于存在一個(gè)不可透光的次鏡，因此光學(xué)孔徑中心存在一個(gè)“死區(qū)”。這一特性顯著限制了軸上準(zhǔn)直器在測(cè)試大光學(xué)系統(tǒng)的成像儀時(shí)的應(yīng)用。軸上準(zhǔn)直器的死區(qū)可能導(dǎo)致被測(cè)試的成像儀光學(xué)系統(tǒng)只能部分工作，并可能影響測(cè)量結(jié)果。然而，當(dāng)軸上鏡面足夠大，且準(zhǔn)直器的死區(qū)與待測(cè)試成像儀的光學(xué)系統(tǒng)沒(méi)有重疊時(shí)，這類(lèi)準(zhǔn)直器在瞄準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)中是完全可接受的。Inframet生產(chǎn)的CJT準(zhǔn)直器被廣泛用于JT瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和用于測(cè)試多傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)。

制造軸上拋物面鏡比制造離軸拋物面鏡更為簡(jiǎn)便。軸上拋物面鏡的市場(chǎng)比離軸拋物面鏡的市場(chǎng)要廣泛得多。因此，離軸拋物面鏡的價(jià)格通常高于相同制造精度的軸上拋物面鏡，低成本、低質(zhì)量的鋁質(zhì)離軸鏡除外。CDT準(zhǔn)直器采用昂貴的超精密玻璃研磨鏡面，適合生成高質(zhì)量圖像，而不是僅用于低要求應(yīng)用的低成本鋁質(zhì)鑄造/研磨鏡面。

Inframet測(cè)試系統(tǒng)通常采用垂直配置的準(zhǔn)直器系統(tǒng)（準(zhǔn)直器上方有黑體、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和目標(biāo)），這種配置具有更好的熱穩(wěn)定性（在測(cè)試高科技熱成像儀時(shí)非常重要）。不過(guò)，Inframet也可以提供適用于水平配置的準(zhǔn)直器系統(tǒng)（黑體、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和目標(biāo)與準(zhǔn)直器處于同一水平面）。典型的離軸準(zhǔn)直器的孔徑通常為350mm，但I(xiàn)nframet可以提供最大孔徑為600mm的離軸準(zhǔn)直器。