車載長波赤外線ラインスキャンイメージングシステムの光機構設計

HUANG Jiangqing ,  

YU Yang ,  

DING Xuezhuan ,  

JIAN Yi ,  

ZHANG Chenghong ,  

LI Zheng ,  

摘要

車載光電システムの作用距離と環境適応性の要求に応じて、長波長赤外線ラインスキャンイメージングシステムの光機構を設計した。光学検出の要求と赤外線材料の制限に基づき、保護窓付きのカタジオプトリック光学設計を採用し、補正レンズ群を組み合わせて像差補正および動的焦点調整機能を実現し、システムが-40~60 ℃の温度範囲で正常に動作できるようにした。エンジニアリングプラスチック製の柔軟なウィンドウコンポーネント構造を提案し、軽量化を実現しつつ密封性と耐振性能を向上させた。アルミ製主鏡室とステンレス支柱を組み合わせた複合主光学構造を構築し、広範な温度変化による熱変形を効果的に抑制した。多自由度の二次鏡調整機構を設計し、組立精度と工学効率を両立した。有限要素解析の結果、機械全体の質量が28.3 kgのとき、一次固有振動数は204 Hz、定格振動荷重下の最大応力は53.9 MPaであり、構造の動的剛性と強度は車載使用要件を満たすことが示された。実験室試験では、システムは対象の鮮明な像を提示し、ノイズ等価温度差(NETD)は40 mKであった。実地試験では、振動環境を経験した後でも-30 ℃の低温環境下で安定した像を得られ、その光機構が優れた環境適応性と工学的実用性を持つことを検証した。

关键词

車載;カタジオプトリック;ラインアレイ検出器;スキャンイメージング;光機構

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