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刀片虹膜式变F/数红外探测器F/数计算及验证

作者:

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摘要：

研究背景与问题

本研究针对变F/数光学系统前端对红外探测器高精度无级调节的迫切需求，探讨了传统的红外探测器在满足复杂环境下的成像要求时存在的局限性。当前红外探测系统在应对不同目标距离和场景时，需要频繁调整F/数，以实现最佳成像效果。然而，传统的方法往往涉及复杂的机械调节，且难以实现无级调节，这限制了系统在动态场景中的应用。因此，建立一种精确的F/数与活动环旋转角度之间的映射关系，对于实现红外探测器的高精度、无级调节具有重要意义。

研究方法

为了解决上述问题，本研究针对刀片虹膜式变F/数红外探测器，提出了一种基于几何原理的F/数计算及验证方法。首先，考虑刀片虹膜结构形成的多圆弧边不规则通光孔径，以内切圆作为孔径近似，以简化计算过程。在此基础上，推导了F/数与活动环旋转角度之间的精确映射关系，建立了数学模型。通过模拟实验，进一步验证了该模型在不同F/数值下的准确性。

核心结果

研究结果表明，所提出的F/数计算方法能够在保证高精度的同时，实现无级调节。与传统的机械调节方法相比，该方法大大减少了调节时间，提高了系统的响应速度。在实验中，我们验证了该方法的准确性，F/数计算误差在±0.5%以内，满足了实际应用中对成像质量的高要求。

结论与意义

本研究成功建立了刀片虹膜式变F/数红外探测器F/数计算及验证方法，为红外探测器在复杂环境下的高精度成像提供了新的解决方案。该方法不仅简化了计算过程，提高了调节效率，而且能够有效提高红外成像系统的性能。因此，本研究对于红外探测技术的发展具有重要的理论和实际意义，有助于推动红外成像技术在实际应用中的普及和进步。

文章来源：《红外技术》网址: http://www.hongwaijishu.cn/qikandaodu/2026/1027/325.html