Yüzey eşlenikli optik yapıların görüntüleme performansının iyileştirme yöntemleri ve analizi

Abstract

Küresel kubbenin hava direnci, yüksek Mach hızlarında uçan konformal kubbeye göre daha fazladır. Bu nedenle, sistemin aerodinamik performansını artırmak için konformal kubbe tercih edilmektedir. Ancak konformal kubbe, şekli ve karakteristik özellikleri nedeniyle optik performansı düşürmektedir. Bu sebeple, optik tasarım serbest biçimli (free-form) yüzeylere sahip hareketli mercekler kullanılarak düzeltmiştir. Konformal kubbenin karakteristiklerinden kaynaklanan aberasyonlar, Chebyshev polinom yüzeylerine sahip hareketli merceklerle giderilmiştir. Konformal kubbe ile optik sistemlerin tasarımı ve analizi için Ansys Zemax OpticStudio Programı kullanılmıştır. İlk olarak, konformal kubbe üzerinden bakan optik sistem Paraksiyal yüzeyler ile tasarlanıp, ardından bu sistem kalın merceklere dönüştürülmüştür. Konformal kubbeli optik sistem, 20° (±10) ve 30° (±15) görüş alanı için tasarlanmıştır. Bu tasarımların MTF (Modülasyon Transfer Fonksiyonu) ve Zernike Katsayıları grafiklerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada konformal kubbe kullanılan optik sistemde, soğutmalı kırıcı tipte (refraktif) bir MWIR (Orta Dalga Kızılötesi) objektif olup, mümkün olan en az sayıda mercekle tasarlanmıştır. Bu sayede daha üretilebilir bir tasarım elde edilmesi amaçlanmıştır. Aerodinamik performans konformal kubbe ile iyileştirilmiş, konformal kubbenin temel sorunu olan optik performans kaybı ise özel serbest biçimli yüzeylerin birbirlerine göre hareket ettirilmesiyle çözülmüştür.