平行光管

平行光管是一种光学系统,用于模拟置于“光学无限远”(极远距离)处的标准靶标。平行光管用于将参考靶标的图像投射到被测成像器所在的方向。根据设计中采用的光学元件类型,平行光管可分为两类:反射式平行光管和透射式平行光管。由于反射式平行光管具有宽光谱范围,因此几乎专用于红外热成像仪的测试系统,在电视摄像机、SWIR相机、激光系统或多传感器监控系统的测试中也更受青睐。透射式平行光管主要应用于夜视设备或工作在可见光/近红外波段的电视摄像机的测试系统中。

从光学设计者的角度来看,反射式平行光管属于倒置望远镜。因此可以说,根据镜面的配置(牛顿、卡塞格林、施瓦茨希尔德、马克苏托夫等),反射式平行光管可分为多种类型。然而,实际上反射式平行光管通常采用牛顿式设计(大抛物面主镜、准直镜和较小的平面次镜)。此外,反射式平行光管可分为两种基本类型:离轴平行光管和轴上平行光管。

离轴反射式平行光管因次镜位于平行光管口径之外,因此具有无遮挡的口径(图2)。然而,离轴反射式平行光管的成本也高于轴上反射式平行光管。轴上反射式平行光管的设计通常采用低成本的对称抛物面镜。若采用离轴平行光管,则需要使用非对称镜(取自更大的对称母镜)。此外,离轴平行光管的对准难度比典型的轴上平行光管更大。Inframet 生产了一系列 CDT 离轴反射式平行光管,这些产品既可作为 Inframet 测试系统的组件,也可作为独立的光学模块单独销售。

图 1. 一系列具有不同口径和焦距的 CDT 平行光管 图 2. 离轴平行光管的光学图

由于存在不透光的副镜,轴上平行光管的光学口径中心存在死区。这一特性极大地限制了轴上平行光管在大型光学成像器测试系统中的应用。轴上平行光管的死区可能会导致被测成像器的光学系统仅能部分工作,从而影响测量结果。然而,在同轴测试系统中,或者当同轴镜片非常大,以至于平行光管的死区与被测成像器光学元件没有重叠时,这些平行光管是完全可接受的。 Inframet公司生产的CJT平行光管属于这一类,该产品被应用于JT轴对准系统以及用于测试多传感器监控系统的MIS系统中。

图 3. CJT20100 平行光管 图 4. 轴上平行光管的光学图

与离轴抛物面镜相比,轴上抛物面镜的制造要简单得多。轴上抛物面镜的市场远比离轴抛物面镜的市场更广阔。因此,高品质离轴抛物面镜的价格远高于制造精度相当的轴上抛物面镜,但低成本、低质量的铝制离轴镜除外。 CDT 平行光管采用昂贵的超精密玻璃研磨镜片制造,适用于生成高质量图像。这些平行光管并非由仅适用于要求较低的应用场景的低成本铝铸/研磨镜片制成。

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图5. 采用不同CDT离轴平行光管构建的典型Inframet测试系统照片:a)DT150、b)DT110、c)DT400红外热成像仪测试系统

Inframet通常为垂直配置的测试系统提供平行光管(黑体、转轮和靶标位于平行光管上),因为此类测试系统的热稳定性更好(在测试高科技红外热成像仪时这一点尤为重要→参见论文)。不过,Inframet 也能提供适用于水平配置测试系统的平行光管(黑体、转轮和靶标与平行光管处于同一水平面)。典型离轴平行光管的口径最大约为350毫米,但Inframet可提供口径高达600毫米的离轴平行光管。

数据表:

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