نظام بصري ثلاثي المرايا خارج المحور

النظام البصري ذو المرايا الثلاثة خارج المحاور هو تصميم بصري متقدم يحقق دقة عالية وتصوير واسع المجال من خلال مزيج من ثلاثة مرايا. هذا النظام له تطبيقات واسعة في مجالات مثل الرصد الفلكي والاستطلاع العسكري والتجارب العلمية.

يتكون النظام البصري للمرايا الثلاث خارج المحور عادة من ثلاثة مرايا رئيسية: المرآة الأساسية (M1) ، والمرآة الثانوية (M2) ، والمرآة الثلاثية (M3). يشكل الجمع بين هذه المرايا المسار البصري للنظام ، ومن خلال التصميم الدقيق ، يمكن تحقيق أداء بصري عالي.

يتميز النظام البصري ثلاثي المرايا خارج المحور بالميزات البارزة التالية

تصميم دون عائق:يتجنب التصميم خارج المحور عرقلة الجزء المركزي من النظام البصري ، وبالتالي يزيد من الإنتاجية الضوئية للنظام. من منظور Fourier optics ، يمنع عدم وجود انسداد مركزي أيضًا منحنى وظيفة نقل التعديل (MTF) من السقوط عند الترددات المتوسطة ، مما يساعد على تحسين جودة الصورة وحساسية اكتشاف الهدف.

دقة عالية ومجال رؤية واسع:إذا كانت جميع الأسطح الثلاثة أسطح غير كروية أو حتى حرة ، فإن المتغيرات العديدة المتاحة تسمح بالتصميم البصري الدقيق. يمكن لنظام المرايا الثلاثة خارج المحاور تحقيق تصوير عالي الدقة وواسع المجال في وقت واحد ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مراقبة واسعة المساحة ، خاصة في تصميم كاميرات مكنسة دفع للاستشعار عن بعد. من المهم ملاحظة أن مجال رؤيةمرآة خارج المحورغالبًا ما يتم تعويض النظام البصري ويفتقر إلى التناظر الدوراني ، والذي قد يكون في بعض الأحيان مقيدًا بسيناريو التطبيق.

طول الموجة والتنوع البيئي:كنظام بصري عاكس بحت ، فإنه لا ينتج انحراف لوني ، مما يجعل نظام المرآة الثلاثة خارج المحور مناسبًا تمامًا لأنظمة الكشف متعددة الأطوال الموجية أو أجهزة الكشف ثنائية الألوان. بالإضافة إلى ذلك ، يصحح التآثر بشكل أساسي انحسار تركيز النظام البصري في ظل ظروف بيئية مختلفة. إذا كان النظام البصري ثلاثي المرايا يستخدم نفس المادة مثل المكونات الهيكلية للركيزة ، فسيتوسع النظام ويتقلص بالتناسب مع التغيرات في درجات الحرارة ، وتجنب الانحرافات الحرارية ، وهي ميزة كبيرة.

تصميم هيكلي مرن:تصميم خارج المحور من قبلشركات المكونات البصريةيوفر حرية أكبر للنظام البصري ، مما يسمح بالتعديلات والتحسينات بناءً على احتياجات التطبيقات المختلفة. ومع ذلك ، فإن مرونة التصميم الهيكلي هذه تشكل أيضًا تحديات لتصميم النظام البصري. الاتجاه البحثي الرائد الحالي هو الجمع بين تصميم النظام البصري والذكاء الاصطناعي لتبسيط العمل الأولي قدر الإمكان.

الأشكال الهيكلية والأداء البصري

تتميز الأنواع الأربعة من الأشكال الهيكلية بشكل أساسي بناءً على اتجاه طي المرايا والمواقع النسبية للمرايا ، مع الخصائص التالية:

تصميم الطبقة الأولى:لديه أكبر إمكانية لتصحيح السطح الحر. في هذا النموذج التصميمي ، تم تصميم المواضع والزوايا النسبية بين المرايا بعناية لتقليل الانحرافات الأولية إلى أقصى حد.

تصميم الطبقة 2:لديه بعض إمكانات التصحيح ولكن محدود من حيث الحجم. مقارنة بتصميم الطبقة الأولى ، يقدم تصميم الطبقة الثانية بعض التنازلات في بعض المعايير الهندسية ، مما يؤدي إلى انخفاض الأداء قليلاً.

تصميم الطبقة 3:إمكانية تصحيح محدودة. هذا التصميم له انحرافات أولية كبيرة ، وحتى مع تصحيح السطح الحر ، فإن الأداء النهائي ليس مثاليًا.

تصميم الطبقة 4:الحد الأدنى من التصحيح المحتملة. يحتوي هذا التصميم على انحرافات أولية كبيرة ، ولا يزال التأثير بعد تصحيح السطح الحر ضعيفًا ، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات التصوير عالية الأداء.