红外热成像折转光学系统的光轴静态敏感度分析

红外热成像折转光学系统在复杂环境条件下,光轴容易因为光学元件的偏心或倾斜而发生漂移,影响系统对目标的指示精度。在红外热成像系统设计之初对光学系统开展光轴静态敏感度分析,能够识别出光学系统的敏感点,为满足光轴稳定性的结构优化设计提供约束条件。通过基于旋转矩阵的坐标变换,建立了光学元件旋转过程量和倾斜状态量的转换关系,从而实现了光学元件在任意方向倾斜的空间姿态模拟,确保了光轴敏感度公差分析中的蒙特卡罗采样与结构设计的约束条件相对应,并在此基础上搭建了对红外折转光学系统光轴静态敏感度分析的流程,编制了程序。用所编程序对某典型红外热成像折转光学系统进行实例分析,根据光轴稳定性的指标要求,依次对光学系统中各光学件的偏心量和倾斜量进行了光轴的灵敏度和反灵敏度分析,得出了初始公差限,再针对初始公差限数据进行了任意方向采样的蒙特卡罗分析,最终得出了各光学元件能够满足光轴稳定性指标的偏心和倾斜公差限数据,通过建立多重坐标系的方法验证了所得数据的准确性,为指导光机热优化设计奠定了基础。