紅外光學(xué)系統(tǒng)

1、 光學(xué)系統(tǒng)1 概述l 作用：就是接收輻射能量，并把它傳送給探測(cè)器。l 特點(diǎn)：1. 多采用反射式和折反式系統(tǒng)光學(xué)玻璃的透光特性及機(jī)械性能，限制了透鏡系統(tǒng)在紅外光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。2. 性能評(píng)定是以與探測(cè)器匹配的靈敏度、信噪比為主紅外系統(tǒng)屬光電子系統(tǒng)，接收器是光電器件，分辨率受到光電器件尺寸的限制，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的要求有所降低。3. 視場(chǎng)小，孔徑大探測(cè)器接收面積較小、反射系統(tǒng)沒有色差、系統(tǒng)對(duì)象質(zhì)要求不高。4. 采用掃描器當(dāng)探測(cè)器陣列為線列時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)的掃描成像，常采用掃描器。5. 波長(zhǎng)的特殊性使得系統(tǒng)的重量重、成本高常用紅外波段的波長(zhǎng)約為可見光的520倍，要得到高分辨率的系統(tǒng)，必須有大的孔徑。l

2、 設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循的原則：1. 光學(xué)系統(tǒng)與目標(biāo)、大氣窗口、探測(cè)器之間的光譜匹配。2. 接收口徑、相對(duì)孔徑盡可能大，以保證系統(tǒng)有高的靈敏度。3. 系統(tǒng)應(yīng)對(duì)噪聲有較強(qiáng)的抑制能力。4. 系統(tǒng)的形式和組成應(yīng)有利于發(fā)揮探測(cè)器的效能。5. 系統(tǒng)和組成元件力求簡(jiǎn)單，減少能量損失。6. 根據(jù)不同要求，選擇合適的元件組成所需的系統(tǒng)。2 光學(xué)系統(tǒng)的主要參數(shù)2.1光闌、入瞳l 在光學(xué)系統(tǒng)中起攔光作用的透鏡和屏孔統(tǒng)稱為光闌?？讖焦怅@：決定最小入射光束截面積的光闌，如透鏡的邊框MN和特加的圓孔光闌I。視場(chǎng)光闌：限制物空間的被成像范圍，如光闌II。l 入射光瞳：通過光學(xué)系統(tǒng)的光束的最大孔徑角，描述目標(biāo)輻射能量有多少為

3、光學(xué)系統(tǒng)接收。AB是系統(tǒng)的孔徑光闌。從F點(diǎn)來(lái)看，AB的大小相當(dāng)于以孔徑光闌為物，通過透鏡L在物空間所成的像A，B，這個(gè)像的邊緣對(duì)物點(diǎn)F所作的張角，就是通過光學(xué)系統(tǒng)的光束的最大孔徑角。光闌AB的像A，B，就稱為系統(tǒng)的入射光瞳。2.2相對(duì)孔徑、F/數(shù)1、焦距l(xiāng) F，點(diǎn)為像方焦點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為物方焦點(diǎn)；l 過F，點(diǎn)且垂直于光軸的平面稱為像方焦面；l H，為象方主點(diǎn)，H為物方主點(diǎn)；l 象方主點(diǎn)與像方焦點(diǎn)之間的距離稱為后焦距f，一般稱焦距。2、相對(duì)孔徑l 入瞳直徑與焦距之比，即。像面上的輻照度與光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑的平方成正比，要增加像面的輻照度，必須增加相對(duì)孔徑。3、F/數(shù)l 相對(duì)孔徑的倒數(shù)，讀為數(shù)（也就是相

4、機(jī)的光圈數(shù)）。F8表示系統(tǒng)的焦距為入瞳直徑的8倍。l 相對(duì)孔徑或F/數(shù)是衡量光學(xué)系統(tǒng)聚光能力的一個(gè)參數(shù)。 像面上的輻照度為4、F/數(shù)與數(shù)值孔徑l 光學(xué)系統(tǒng)在空氣中使用時(shí)，數(shù)值孔徑與F/數(shù)的關(guān)系為l 數(shù)值孔徑和F數(shù)都可用來(lái)表示物鏡的聚光能力，物在有限遠(yuǎn)時(shí)，如顯微系統(tǒng)，較多用數(shù)值孔徑；物在無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，如望遠(yuǎn)系統(tǒng)，較多用F數(shù)。 2.3視場(chǎng)(FOV)、瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)l 視場(chǎng)是探測(cè)器通過光學(xué)系統(tǒng)能感知目標(biāo)存在的空間范圍。度量視場(chǎng)的立體角稱為視場(chǎng)角,習(xí)慣上常用平面角表示。l 大多數(shù)紅外系統(tǒng)的探測(cè)器放在光學(xué)系統(tǒng)的焦面上，探測(cè)器本身就是視場(chǎng)光闌，垂直和水平視場(chǎng)角可分別表達(dá)為：，l 由多個(gè)探測(cè)元組成線陣或面

5、陣探測(cè)器時(shí)，將單個(gè)探測(cè)元所對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)稱為瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)，而將線陣或面陣探測(cè)器所對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)稱為光學(xué)視場(chǎng)(FOV)：，l 單元探測(cè)器的紅外系統(tǒng)，其光學(xué)視場(chǎng)和瞬時(shí)視場(chǎng)是一致的；線陣或面陣探測(cè)器的瞬時(shí)視場(chǎng)角與單元探測(cè)器相同，光學(xué)視場(chǎng)則與具體的光機(jī)掃描方式和面陣大小有關(guān)。2.4焦深、景深l 會(huì)聚到焦點(diǎn)的光束，在焦點(diǎn)處光束的截面積最?。辉诮裹c(diǎn)兩側(cè)的一個(gè)短距離內(nèi)，光束的截面積近似相等，這一距離稱為焦深。根據(jù)波像差理論，焦深為：l 當(dāng)物距變化時(shí)，只要像面位置與理想像面軸向位置的偏差不超過焦深，像點(diǎn)的亮度不會(huì)有明顯的變化。l 將像的移動(dòng)等于焦深的物距變化稱為景深。l 如光照足夠，可以減小光圈，即增加F數(shù)來(lái)

6、增加景深。2.5光學(xué)增益l 一束輻射能經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚集后落到探測(cè)器（面積為）上的輻射能強(qiáng)度，與未經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)直接落在它的入瞳處（假如此處有一探測(cè)器，其面積等于入瞳面積）的輻射能強(qiáng)度之比稱為光學(xué)增益。l 點(diǎn)源系統(tǒng)光學(xué)增益式中，為光學(xué)系統(tǒng)的透過率；為光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳面積；探測(cè)器光敏面面積。l 擴(kuò)展源系統(tǒng)光學(xué)增益式中，為光學(xué)系統(tǒng)像方孔徑角的半角；為物體對(duì)入瞳中心張角的半角。由于數(shù)變小時(shí)變大，那么光學(xué)增益會(huì)增大?？?結(jié)：l 小F數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的聚光能力，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小F數(shù)；但大F數(shù)有助于增加景深；小F數(shù)、大孔徑紅外系統(tǒng)的重量重、成本高，會(huì)帶來(lái)象差方面的其它影響。 l 實(shí)際應(yīng)用中，有兩類典型的

7、光學(xué)結(jié)構(gòu)，一類是F數(shù)較小、視場(chǎng)較大的折射式系統(tǒng)；另一類是F數(shù)較大、視場(chǎng)較小的反射式或折反射式系統(tǒng)。3影響光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)的主要因素l 物空間的一個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)后，不再會(huì)聚于像空間的一點(diǎn)，而是形成一個(gè)彌散斑。一是由于光的波動(dòng)本性產(chǎn)生的衍射；二是由于光學(xué)表面幾何形狀和光學(xué)材料色散產(chǎn)生的像差。l 象差是由光學(xué)系統(tǒng)的物理?xiàng)l件所造成的。從某種意義上說，任何光學(xué)系統(tǒng)都存在有一定程度的象差。單色光成像會(huì)產(chǎn)生性質(zhì)不同的五種像差：影響成像清晰度的球差、彗差、象散、場(chǎng)曲；影響物象相似程度的畸變。不同色光通過光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，成像差異稱為色差：位置色差（縱向色差）和倍率色差（橫向色差）。l 系統(tǒng)通光口徑確定后

8、衍射是無(wú)法控制的。即使無(wú)任何像差，理想像點(diǎn)也不是一個(gè)幾何點(diǎn)，而是一個(gè)彌散斑。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的性能僅受到衍射限制時(shí)，該光學(xué)系統(tǒng)的性能已達(dá)到了極限，稱為衍射限制。4 紅外物鏡反射式系統(tǒng)沒有色差，工作波段很寬；對(duì)反射鏡的材料要求不高，口徑可以做得較大。缺點(diǎn)：如視場(chǎng)小、體積大、成本高、中心有遮攔等。 硫化鋅、硒化鋅、硅、鍺等高折射率、低色散的晶體材料可制作成各類折射物鏡。折射式物鏡可有效彌地補(bǔ)反射式和折反式光學(xué)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。4.1 反射鏡一、球面反射鏡l 最簡(jiǎn)單的反射鏡是單個(gè)球面反射鏡。其像質(zhì)接近單透鏡，但沒有色差。l 球面反射鏡是一種實(shí)用的紅外物鏡，在小孔徑時(shí)能得到優(yōu)良的圖像。但隨著視場(chǎng)和孔徑的增大，其像

9、質(zhì)迅速惡化。二、非球面反射鏡非球面反射鏡，通常是軸對(duì)稱的二次曲面鏡，面型由兩個(gè)參數(shù)決定，便于通過選擇面型來(lái)達(dá)到消除象差的目的。非球面反射鏡的加工難度要大的多。1）拋物面反射鏡l 概念：拋物面反射鏡由拋物線繞其對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)一周而成： l 特點(diǎn)：所有平行于光軸入射的光線均會(huì)相交于焦點(diǎn)處。拋物面反射鏡對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)是等光程的，沒有像差，像質(zhì)僅受衍射限制，彌散圓的大小為艾里斑。拋物面反射鏡是小視場(chǎng)運(yùn)用的優(yōu)良物鏡。l 幾種常見的使用拋物面反射鏡a）的光闌位于焦面上，球差和像差均為零，像質(zhì)較好，但探測(cè)器必須放在入射光束中，要檔掉一部分中心光束。b）為離軸拋物面反射鏡，焦點(diǎn)在入射光束之外，但光學(xué)裝校比較麻煩

10、，非對(duì)稱的拋物面加工也比較困難。c）在光路中加了一塊平面反射鏡，與光軸成45o安裝?？扇菀装呀裹c(diǎn)引出入射光束外，并用一目鏡在垂直光軸的方向觀察，不影響入射光束。但入射光束的中心部分會(huì)被次鏡檔掉。d）為離軸拋物面牛頓系統(tǒng)，常用于平行光管。離軸是為了避免光源遮掉平行光束中的中心部分。2）雙曲面反射鏡l 概念：把雙曲線中的一根繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)一周，就得到雙曲面。雙曲面即可以利用凸面，也可利用凹面。l 特點(diǎn)：由一個(gè)（幾何）焦點(diǎn)發(fā)出的光線，將嚴(yán)格地會(huì)聚于另一個(gè)焦點(diǎn)，且沒有像差。在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，經(jīng)常使用雙曲面反射鏡的近軸區(qū)。 3）橢球面反射鏡和扁球面反射鏡l 橢球面反射鏡：將橢圓繞其長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)一周，取一部分，

11、即得到旋轉(zhuǎn)橢球面。一般利用內(nèi)表面。l 扁球面反射鏡：將橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)一周，取一部分，即得到旋轉(zhuǎn)扁球面。扁球面反射鏡一般利用凸面。l 特點(diǎn)：橢球面沒有像差。橢球面反射鏡和雙曲面反射鏡很少單獨(dú)使用，與其他反射鏡組合的雙反射鏡系統(tǒng)中使用。三、雙反射鏡l 為減少對(duì)入射光線的遮攔，便于接收元件的放置，在光學(xué)系統(tǒng)中放一塊反射鏡，將焦點(diǎn)引導(dǎo)入射光束的外側(cè)或引到主鏡之外，這就是雙反射系統(tǒng)。入射光線首先遇到的反射鏡常稱為主反射鏡，簡(jiǎn)稱主鏡；第二個(gè)反射鏡稱為次反射鏡，簡(jiǎn)稱次鏡。1）牛頓系統(tǒng)l 組成：旋轉(zhuǎn)拋物面做主反射鏡，次反射鏡是平面鏡，位于主鏡的焦點(diǎn)附近，且與光軸成45o角。l 特點(diǎn)：主鏡是拋物面鏡，對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)

12、的軸上點(diǎn)沒有象差。像質(zhì)僅受衍射限制；軸外點(diǎn)象差較大。鏡筒長(zhǎng)、重量大。常用在像質(zhì)要求較高的小視場(chǎng)的紅外系統(tǒng)。2）卡塞格林系統(tǒng)l 組成：主鏡是拋物面反射鏡，次鏡是凸雙曲面反射鏡。雙曲面的一個(gè)焦點(diǎn)與拋物面主鏡的焦點(diǎn)重合。經(jīng)過雙曲面反射的光線必通過其另一焦點(diǎn)（雙曲面反射鏡的特點(diǎn)），且沒有象差，此焦點(diǎn)就是整個(gè)雙反射系統(tǒng)的焦點(diǎn)。l 特點(diǎn)：軸外點(diǎn)象差較小、鏡筒短、焦距長(zhǎng)；系統(tǒng)焦點(diǎn)位于主反射鏡后面，便于放置紅外探測(cè)器組件?？ㄈ駛愊到y(tǒng)在導(dǎo)彈紅外探測(cè)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。3）格里高利系統(tǒng)l 組成：由拋物面主鏡、凹橢球面次鏡組成。主反射鏡的焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的一個(gè)焦點(diǎn)重合，系統(tǒng)的焦點(diǎn)就是橢圓面反射鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)。l 特

13、點(diǎn)：格氏系統(tǒng)無(wú)球差，慧差也較小。4）幾種系統(tǒng)的比較l 牛頓系統(tǒng)與卡氏、格氏系統(tǒng)比較，前者的鏡筒長(zhǎng)，重量大，這是紅外裝置所不希望的。l 卡氏和格氏系統(tǒng)多了一個(gè)非球面次鏡，系統(tǒng)成折迭式，鏡筒短，且多一個(gè)次鏡，可比牛頓系統(tǒng)更好地校正軸外像差。l 卡氏系統(tǒng)與格氏系統(tǒng)比較，在相同地系統(tǒng)焦距與相對(duì)孔徑的情況下，卡氏系統(tǒng)的次鏡擋光小，鏡筒更短，比格氏系統(tǒng)更優(yōu)越。像質(zhì)好，鏡筒短，焦點(diǎn)可以在主鏡后面這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使卡氏系統(tǒng)在紅外裝置中得到廣泛的應(yīng)用?？ㄊ舷到y(tǒng)成倒像、格氏系統(tǒng)成正像。對(duì)紅外探測(cè)器而言，這是無(wú)所謂的，因?yàn)樵谒矔r(shí)視場(chǎng)內(nèi)無(wú)須區(qū)分正像、倒像。l 雙反射鏡系統(tǒng)次鏡把中間一部分光檔掉，且一旦視場(chǎng)和相對(duì)孔徑變大，

14、像質(zhì)迅速惡化，這是雙反射鏡系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)。因此，雙反射鏡系統(tǒng)往往只用在物面掃描的紅外裝置中，很少用在像面掃描的紅外裝置中。5）中心遮擋描述l 雙反射鏡系統(tǒng)中心光束被次鏡遮擋的程度，可用遮擋系數(shù)表示：式中，、為主鏡和次鏡的直徑。遮擋后，有效通光面的有效直徑為遮擋后，系統(tǒng)的有效F數(shù)為式中，為系統(tǒng)有效焦距。當(dāng)系統(tǒng)沒有遮攔時(shí)，為0，F(xiàn)數(shù)就是一般的定義了。6）消除雜散光l 使用雙反射鏡系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)注意一點(diǎn)：必須防止雜散光直接射到探測(cè)器上。為此可以加雜散光擋板：4.2折反系統(tǒng)為了得到較好的像質(zhì)，反射式系統(tǒng)可用非球面鏡。但非球面鏡不易加工、成本高、檢驗(yàn)難。于是，在主鏡和次鏡仍采用球面鏡的系統(tǒng)中，加入附加的補(bǔ)償透

15、鏡，校正球面反射鏡的像差。出現(xiàn)了折反式物鏡系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱折反系統(tǒng)。紅外系統(tǒng)，特別是紅外導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用此類系統(tǒng)。其折射鏡往往較薄，目的是色差盡可能小、減少能量吸收。一、斯密特系統(tǒng)l 組成：由一塊球面反射鏡、一塊位于球面鏡的曲率中心的非球面校正板組成。校正板的表面做成適合于補(bǔ)償反射鏡球差的形狀。l 特點(diǎn)：校正板就是孔徑光闌，安裝在曲率中心。系統(tǒng)沒有慧差、像散和畸變，球差利用校正板校正。系統(tǒng)在大視場(chǎng)范圍內(nèi)的像質(zhì)很好。但系統(tǒng)的校正透鏡形狀復(fù)雜，難于加工，鏡筒長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)。二、曼金折反系統(tǒng)l 組成：系統(tǒng)由一個(gè)球面反射鏡和一個(gè)與它相貼的彎月形折射透鏡組成。l 特點(diǎn)：系統(tǒng)的光闌就是它本身，球差是通過加入

16、一個(gè)與反射鏡相接的負(fù)透鏡來(lái)校正的。負(fù)透鏡會(huì)帶來(lái)色差。l 曼金折反系統(tǒng)的球差和慧差比球面反射鏡小，但色差較大。常把曼金折反系統(tǒng)做成膠合消色透鏡。曼金折反射鏡都是球面鏡，造價(jià)低，加工、安裝容易。l 如圖示帶有曼金次鏡的卡氏系統(tǒng)。曼金折反系統(tǒng)與球面主鏡一起來(lái)消除剩余球差。三、包沃斯馬克蘇托夫系統(tǒng)l 組成：把曼金折反射鏡的球面反射鏡和負(fù)透鏡分開，就構(gòu)成基本的包沃斯馬克蘇托夫系統(tǒng)。它利用兩個(gè)自由度（形狀和位置），可以使成像質(zhì)量比曼金鏡有很大的提高。l 特點(diǎn)：三個(gè)面的曲率中心都取同一點(diǎn)O，并在此處放置孔徑光闌。系統(tǒng)沒有慧差、像差和畸變。校正透鏡與斯密特校正板一樣，主要用來(lái)校正球面反射鏡的球差，但引進(jìn)一些殘

17、余色差。l 普遍采用。除性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)容易外，因?yàn)樗耆汕蛎娼M長(zhǎng)，加工方便，成本低。校正板凸面朝向入射光線的包沃斯馬克蘇托夫裝置，往往用于紅外導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)。由校正透鏡構(gòu)成的整流罩既是系統(tǒng)的窗，本身又是校正板。l 系統(tǒng)變形：為校正剩余球差，在系統(tǒng)共同球心處放置一塊斯密特校正板：l 包沃斯馬克托夫卡塞格林系統(tǒng)：包沃斯馬克蘇托夫系統(tǒng)像質(zhì)好，但焦點(diǎn)在球面反射鏡和校正鏡之間，接收器必然造成中心擋光，使用不便。包馬卡系統(tǒng)把校正透鏡的中心部分鍍上反射膜作次鏡用，將焦點(diǎn)引出主反射鏡之外。用校正透鏡的凸面作反射次鏡、或用凹面作反射次鏡，都是曼金系統(tǒng)：l 導(dǎo)彈或機(jī)載紅外用的包馬卡系統(tǒng)的基本形式：a用曼金主鏡和正

18、的小校正透鏡來(lái)改善像質(zhì)；b依靠小校正透鏡改善像質(zhì)；c用曼金次鏡和整流罩一起來(lái)減小球差。這類系統(tǒng)的色差往往比較嚴(yán)重，要求各透鏡做得薄一些，且采用色散系數(shù)較小的材料。設(shè)認(rèn)較難。4.3折射式物鏡反射式物鏡和折反射式物鏡雖然在紅外系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，但往往不能滿足大視場(chǎng)、大孔徑成像的要求。此外，雙反射、折反射系統(tǒng)體積大、加工難、成本高、中間擋光等缺點(diǎn)不能令人滿意。有時(shí)不得不使用折射式物鏡。設(shè)計(jì)折射式物鏡時(shí)，光學(xué)材料的選擇是非常重要的，因?yàn)橥哥R的球差、色差等像差與折射率、色散系數(shù)有關(guān)。此外還要考慮使用波段內(nèi)的材料的透過率。5 輔助光學(xué)系統(tǒng)l 名稱：也稱探測(cè)器光學(xué)系統(tǒng)、或二次聚焦系統(tǒng)。l 分類：場(chǎng)鏡、浸沒透鏡、

19、光錐。l 作用：提高光學(xué)系統(tǒng)的聚焦能力、增大系統(tǒng)的光學(xué)增益，提高信噪比。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的焦距、通光孔徑和半視場(chǎng)角確定后，紅外探測(cè)器的尺寸也就確定了：，根據(jù)數(shù)值孔徑與相對(duì)孔徑之間的關(guān)系，F(xiàn)數(shù)的取值范圍為：在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)數(shù)為1/2的系統(tǒng)像差非常大，很少采用。實(shí)際應(yīng)用中F數(shù)為：實(shí)際應(yīng)用中探測(cè)器尺寸的設(shè)計(jì)原則為：當(dāng)物體在無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí)，。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的比較大時(shí)，探測(cè)器的尺寸也就比較大，噪聲也相應(yīng)的增大（噪聲與探測(cè)單元的線性尺寸成正比），系統(tǒng)的信噪比降低。場(chǎng)鏡，浸沒透鏡和光錐的設(shè)計(jì)就是為了在保持不變的情況下，盡量縮小探測(cè)器的尺寸，這些光學(xué)元件放在物鏡之后焦面附近，與探測(cè)器相連，故稱之為探測(cè)器光學(xué)系統(tǒng)。5.1場(chǎng)鏡

20、1、概念：在焦平面后安放一塊正薄透鏡，叫場(chǎng)鏡。2、作用：l 減小探測(cè)器尺寸、增加系統(tǒng)信噪比在點(diǎn)源紅外光學(xué)系統(tǒng)中，探測(cè)器通常不能放在焦平面上，向后放。需要加大探測(cè)器的尺寸才能接收到全部的輻射能量，使探測(cè)器的噪聲增大。在焦平面后安放場(chǎng)鏡后，邊緣光線折向光軸，減小光束面積，用較小面積可接收全部光束，提高了系統(tǒng)的信噪比。l 避免探測(cè)器光敏面響應(yīng)不均勻性產(chǎn)生假信號(hào)探測(cè)器后置，添加場(chǎng)鏡，場(chǎng)鏡把邊緣光線折向光軸，使焦平面上每一點(diǎn)發(fā)出的光線都充滿探測(cè)器，在探測(cè)器上均勻照度。l 校正像面使用場(chǎng)鏡，可將曲像面校正為平面，可使用平面探測(cè)器。l 增強(qiáng)系統(tǒng)的光學(xué)增益加場(chǎng)鏡后，探測(cè)器尺寸變小，但視場(chǎng)保持不變，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距（）縮短，系統(tǒng)的F數(shù)減小、相對(duì)孔徑增加、聚光能力增強(qiáng)，系統(tǒng)的光學(xué)增益增大。l 減小目鏡的通光口徑普通光學(xué)系統(tǒng)中，如望遠(yuǎn)鏡的物鏡和目鏡組合時(shí)，使用場(chǎng)鏡，