长波红外地平仪的无热化光学系统设计与实现

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长波红外广角地平仪镜头的光学设计

文章编号　10042924X (2002)0420329204长波红外广角地平仪镜头的光学设计沈为民,薛鸣球,余建军(苏州大学现代光学技术研究所,江苏苏州215006)摘要:介绍适用于非致冷凝视式焦平面阵列的长波红外(L WIR )广角地平仪镜头的光学设计。

其工作波长范围10～16μm ,全视场角为135°。

采用“负-正-正”型式的反远距像方远心光路镜头结构,仅有三块非球面锗透镜构成。

能够很好地解决广角镜头轴外像差校正和像面照度均匀性问题。

此镜头结构简单、体积很小、后工作距离大,成像质量接近于衍射极限,在20lp/mm 空间频率处的调制传递函数值超过0.6,像高与视场角关系偏离线性的相对误差不超过15%。

文中还分析了此镜头的加工和装调公差。

关　键　词:地平仪;长波红外;广角镜头;光学设计;非球面中图分类号:TH741 文献标识码:A1　引　言安装在航天器上的地平仪通过探测地球的红外辐射,测量和控制航天器在空间的姿态。

传统扫描式地平仪采用机电扫描反射镜和单元探测器,新一代凝视式地平仪[1,5,6]使用非致冷微测辐射热计探测器(Microbolometer ),不需要高精度的机电扫描装置,因而体积、重量、造价、可靠性等方面优点明显。

另外,通过偏置视场,可获得航天器的侧滚、俯仰和偏航信息,不必借助陀螺仪测量偏航角。

而且,这种凝视式地平仪获得的地球红外辐射图像信息量大,可用来提高航天器的姿态测控精度。

光学系统的成像质量直接影响测量精度,凝视式地平仪的光学系统不同于扫描式地平仪,后者只要求对瞬时小视场成像,通过机电扫描获得地球图像,而前者则需将整个地球成像在焦平面阵列上,要求光学系统在大视场内具有好的像质。

本文介绍适用于凝视式地平仪的光学系统设计。

首先,给出其技术性能指标和设计思想;然后,给出设计结果、像质评价和公差分析结果。

2　指标要求和设计思想地球对宇宙空间的红外辐射主要集中在远红外波段,凝视式地平仪光学系统将地球的红外辐射图像成像在焦平面阵列探测器上。

长波红外高光谱成像系统的设计与实现_袁立银

第40卷第2期红外与激光工程2011年2月Vol.40No.2Infrared and Laser Engineering Feb.2011长波红外高光谱成像系统的设计与实现袁立银1，林颖1，何志平1，徐卫明1，张滢清2，舒嵘1，王建宇1（1.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；2.上海太阳能工程技术研究中心，上海200241）摘要：针对长波红外高光谱系统背景辐射强以及信噪比低的特点，设计了能有效抑制背景辐射的长波红外精细分光光谱成像系统。

利用杂散辐射分析软件，对系统进行了背景辐射分析，包括全波段各辐射面源对背景辐射的贡献分量、各光学通道的背景辐射、机械内壁吸收率对背景辐射的影响、以及光机内壁温度对背景辐射的影响。

主要通过制冷光机系统的温度、抛光亮化处理光谱仪的内部表面，降低系统的背景辐射。

搭建了一套地面实验装置，该系统光谱范围为7.7~9.3μm，光谱分辨率为54nm，空间分辨为0.75mrad，推扫式成像。

整机的测试结果表明，系统的光谱分辨率(SRF)达到了预先设计的要求值，低温150K时，系统的噪声等效温差NETD接近300mK。

关键词：光谱成像系统；长波红外；高光谱；背景辐射中图分类号：TN744.1文献标志码：A文章编号：1007-2276(2011)02-0181-05Design and realization of an long-wave infrared hyperspectralimaging systemYuan Liyin1,Lin Ying1,He Zhiping1,Xu Weiming1,Zhang Yingqing2,Shu Rong1,Wang Jianyu1(1.Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Science,Shanghai200083,China;2.Shanghai Solar Energy Research Center,Shanghai200241,China)Abstract:In view of the strong background radiation and the low signal noise rate of the long-wave hyperspectral imaging spectrometer,an infrared spectral imaging system which could restrain the background radiation was designed.The background radiation was analyzed by the TacePro software.The analysis include composition of the background radiation(within the whole spectral range),relative background radiation of each channel,background radiation as different mechanism inwall surfaces absorbance,and background radiation at different temperature of machine inwall.The background radiation was mainly suppressed by cooling opto-mechanic system and polishing inwall surface.A ground-based experimental device was established,whose spectral range was from7.7to9.3μm,spectral resolution was54nm,spatial resolution was0.75mrad and scanning way was push broom.Measurement of the whole instrument presents that spectral resolution(SRF)of the system reaches the designed value and NETD is less than300mK as the inwall surfaces of opto-mechanic is at150K.Key words:imaging spectrometer system;long-wave infrared;hyperspectral;background radiation收稿日期：2010-05-10；修订日期：2010-06-05基金项目：国家863计划资助项目（2007AA12Z104）；福建省青年科技人才创新项目（2007F3066）作者简介：袁立银（1981-），女，博士后，研究方向为红外系统设计及应用技术研究。

长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

ｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈａｔｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｎｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｄｉｃｈｒｏｉｃｐｒｉｓｍ．Ｔｈｅａｂｅｒｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄａｔｈｅｒｍａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｏｒｋｉｎｇｗａｖｅｂａｎｄｉｓ８－１２１．ｔｍｌｏｎｇｗａｖｅｉｎｒａｆｒｅｄｂａｎｄ，Ｆ｛ｆｊ｝ｉｓ２．８，ｔｈｅｉｆｅｌｄｏｆｖｉｅｗｉｓ３。．Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓａｔｈｅｒｍａｌｉｚｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｐａｓｓｉｖｅａｔｈｅｒｍａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｔ一４０ — ６０℃．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｓｃｅｎｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＤＭＤｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｍｅａｎｓｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄ

大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计

２．中国空空导弹研究院，河南洛阳４７１００９）
摘要：研究了大视场大相对孔径长波红外机械无热化光学系统的设计，设计了８１２Ｉ．ｔｍ波段内Ｆ数为０．８、温度在一４０＾一６０℃范围内无热化的光学系统。结果表明，该系统结构简单，像质好，在空间频率２０ｌｐ／ｍｍ处的光学传递函数值大于０．５。
文章编号，１６７２ — ８７８５（２０１５）０８ — ０００１ — ０４
大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计
吴海清１，２田海霞１，２崔莉１，２
（１．中国空空导弹研究院凯迈测控有限公司，河南洛阳４７１００９；
ห้องสมุดไป่ตู้
相对孔径长波红外机械被动无热化光学系统。
该系统包含两个非球面，可实现不同温度下的
所以，越来越被广泛应用于安防监控、车载等领
域。然而，非制冷系统的温度分辨率较低，探测
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙａｔｈｅｒｍａｌｉｚｅｄｌｏｎｇｗａｖｅｉｎｆｒａｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｗｉｄｅｉｅｆｌｄ
ＷＵＨａｉ — ｑｉｎｇ，一，ＴＩＡＮＨａｉ — ｘｉａ－－．ＣＵＩＬｉ，。

红外光学系统无热化设计研究

中图分类号：Ｔ３１文献标识码：ＡＰ９．４ＤＯ：１．６／ｉｎ１７．７５０２５０Ｉ０９９ｊｓ．２８．１．．５３．ｓ６８２００
ＳｔｕｄｙｏｅｉｆＡｔｒａｉｉｎｆａｅｐｔｃｌＳｔｍｆＤｓｇｎｏｈｅｍｌｚｎｇＩｒｒｄＯｉａｙｓｅ
０引言
军用红外光学系统一般工作在野外条件下，环境温度的变化范围较大，这对其使用构
成了严峻的考验。随着航天事业的不断发展，
红外光学经纬仪的性能。因此，在设计红外光学
系统的过程中，需要采用一定的无热化技术来消除温度的影 Ⅱ 向，使红外光学系统能够在一个较宽的温度范围内保持良好的成像质量。
１温度变化对红外光学系统的影响
１温度变化对光学元件折射率产生的影响．１光学材料的折射率温度系数ｄ／ｔ一个ｎｄ是随温度变化的量。１出了常见红外材料的主表列要性能参数。由表１知，锗（ｅ单晶的ｄ／ｔ约为可Ｇ）ｎｄ值
文章编号：１７—７５２１） — ３—４６２８（０２００２８５００
红外光学系统无热化设计研究
卢意红邓强
（３１６８１部队，四川西昌６５０）１００
摘要：分析了温度对红外光学系统的影响。军用红外光学系统往往工作在温度变化较大的环境中，因此必须采取有效的温度补偿措施以减少离焦。介绍了红外光学系统无热化设计的方法及原理。根据小型红外光学系统的设计参数，提出了光学被动式无热化设计思路。试验结果表明，光学系统在０＾６一０℃范围内可保持良好的成像效果。关键词：红外光学系统；无热化设计；光学被动式补偿

长波红外非制冷光学系统设计

ｍｅｈａｃｌａｓｖｏｍｐｅｓｔｎｇｃｎｉａｓｉｅｃｐｎａｉ
引言
随着非制冷探测器技术的成熟，长波红外非制冷
光学系统得到了越来越广泛的应用。在一些特殊的使
对于光学设计者来说，如何选择合适的无热化设计方
维普资讯
第３卷第２０期
２０年２月０８
红外技术
ＩｌａｅｃｎｏｌｎｆｒｄＴｅｈｏ
Ｖｂ．０Ｎｏ２１３．
Ｆｂ２０ｅ．０８
长波红Biblioteka ｚＮ冷光学系统设计ｌＰ
关英姿，康立新
（．１哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨１００；２哈尔滨精佳光电技术有限公司，黑龙江哈尔滨１００）５０１．５０１
摘要：由于温度变化会导致红外光学系统的成像质量变坏，因此，对于工作环境温度在一５０之４￣６￣Ｃ间的长波红外折射光学系统来说，无热化设计成为光学系统设计的难点和关键。为研究不同的无热化
ｃｍｐｎａｉｎｅｈｎｃｌｐａｓｖｏｐｎａｉｎａｅｄｓｇｄ．Ｔｈａｉｅｅｔｏｉｃｐｌｆａｈｅｍａｏｅｓｔｏｎａｄｍｃａｉａｓｉｅｃｍｅｓｔｏｒｅｉｎｅｅｂｓｃｓｌｃｉｎｐｒｎｉｅｏｔｒｌ
ｃｍｐｅｓｔｅｈｏｓｉｕｔｏｗａｄｂｏｐａｎｈｅｔｎａｔｙｓｅｓｏｎａｉｍｔｄｓｐｒｒｙｃｍｏｎｆｉｒｇｔｅｍｒｓａｄｆｕｌｓｏｆｔｓｔｍ．ｉｈｅ

大相对孔径长波红外光学系统无热化设计

ＡｂｔａｔＡｉｉｇａｈｔｅｍａｅｉｎｒｑｉｅｎｓｏｎｒｒｄｉｇｎｙｔｍｓｆｒｄｆｎｅｓｒｃ：ｍｎｔｔｅａｈｒｌｄｓｇｅｕｒｍｅｔｆｉｆａｅｍａｉｇｓｓｅｏｅｅｓ
ｔｃｌｓｔｍｉａｙｓｅ
引言
对于工作范围在一４ ℃ ～６ ℃ 的红外成像系００统来说，温度的变化会使光学系统的结构参数（如
大相对孔径长波红外光学系统无热化设计
张续严，姜瑞凯，贾宏光
（国科学院长春光学精密机械与物理研究所，林长春１０３）中吉３０３
摘要：对目前许多军工仪器红外成像系统的结构简单、积小、量轻的无热化设计要求，针体质
ａｐｉａｉｎｓｃｓｓｍｐｅｓｒｃｕｅｍａｌｉｅａｄｌｈｉｈ，ｔｉａｅｒｐｓｄａｎｒ — ｐｌｔｏｕｈａｉｌｔｕｔｒ，ｓｌｓｚｎｉｔｗｅｇｔｈｓｐｐｒｐｏｏｅｎｉｆａｃｇｒｄｏｔｃｌｙｔｍ（ｍ～１ｍ）ｗｉａｓｖｐｉａｔｅｍａｉａｉｎｄｓｇ．Ｔｈａａｔｒｅｐｉａｓｅｓ８２ｔｐｓｉｅｏｔｌｈｒｌｔｏｅｉｎｈｃａｚｅｐｒｍｅｅｓ
采用光学被动式方法对８ｍ～１ｍ波段、２相对孔径为１的红外光学系统进行了无热化设计。

长波红外高光谱成像系统的设计与实现

长波红外高光谱成像系统的设计与实现随着红外光谱技术的不断发展，长波红外高光谱成像系统的应用越来越广泛。

本文将介绍一种长波红外高光谱成像系统的设计与实现。

一、系统概述本系统主要由光学系统、光谱仪、控制系统和图像处理系统四部分组成。

其中，光学系统负责将被测样品的辐射能量收集到光谱仪中；光谱仪负责将不同波长的辐射能量分离并检测；控制系统负责控制光学系统和光谱仪的运行；图像处理系统负责将光谱数据转化为图像。

二、系统设计1. 光学系统设计本系统采用反射式光学系统，由凸面反射镜和平面反射镜组成。

凸面反射镜用于收集被测样品的辐射能量，平面反射镜用于将辐射能量反射到光谱仪中。

为了提高系统的灵敏度，采用了金属反射镜。

2. 光谱仪设计本系统采用分光光度计作为光谱仪，由光栅、光电二极管和放大器组成。

光栅负责将不同波长的辐射能量分离，光电二极管负责检测辐射能量，放大器负责放大检测信号。

为了提高系统的分辨率，采用了高分辨率光栅。

3. 控制系统设计本系统采用单片机作为控制系统，通过控制光学系统和光谱仪的运行，实现对被测样品的辐射能量的收集和分析。

为了提高系统的稳定性和可靠性，采用了高性能单片机。

4. 图像处理系统设计本系统采用数字信号处理器作为图像处理系统，通过将光谱数据转化为图像，实现对被测样品的成像。

为了提高系统的处理速度和精度，采用了高性能数字信号处理器。

三、系统实现1. 光学系统实现本系统采用了定制的凸面反射镜和平面反射镜，通过精密加工和调试，实现了光学系统的精度和稳定性。

2. 光谱仪实现本系统采用了高分辨率光栅、高灵敏度光电二极管和高增益放大器，通过精密调试和校准，实现了光谱仪的高分辨率和高灵敏度。

3. 控制系统实现本系统采用了高性能单片机，通过编写控制程序，实现了对光学系统和光谱仪的精确控制和数据采集。

4. 图像处理系统实现本系统采用了高性能数字信号处理器，通过编写图像处理程序，实现了对光谱数据的转化和成像。

四、系统测试本系统经过精密调试和校准后，进行了系统测试。

大面阵长波红外光学无热化镜头的设计

大面阵长波红外光学无热化镜头的设计陈潇（南京邮电大学通达学院电子工程学院，江苏扬州 225127）摘要：红外成像随着红外探测器技术及红外材料的发展，一方面是走向大面阵，另一方面是走向无热化。

文中设计了一款用于大面阵（1024×768，17μm）长波红外光学无热化镜头。

系统由4片透镜组成，采用两种红外材料组合设计和两面非球面校正系统像差设计，焦距为90mm，相对孔径为1:1，全视场角为13.8°，总长为108mm。

设计结果表明：在空间频率为30lp/mm，0视场的MTF值大于0.45，接近于衍射极限，1视场的MTF大于0.35，在－60℃～＋100℃温度范围内，各视场MTF值与常温变化不大，满足光学无热化设计。

该镜头结构简单、紧凑、工艺性良好，易于加工，易于实现。

关键词：大面阵；无热化；非球面；长波红外；光学设计中图分类号：O439 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2018)11-1061-04Design of Long-wavelength Infrared AthermalizationLens for Large-array DetectorCHEN Xiao(Tongda College of Nanjing University of Post & Telecommunications, Yangzhou 225127, China)Abstract：With the development of infrared detector technology and infrared materials, infrared imaging has two orientations; on the one hand, it orients toward the large-array detector, and on the other hand, it orients toward non-thermalization. This paper designed an infrared athermalized lens for use in a large-array detector (1024×768, 17 μm) with a long wavelength. The lens is composed of four pieces, using two kinds of infrared materials for a combination design and two aspheric surfaces for aberration correction. The focal length is 90 mm, the relative aperture is 1:1, the full field of view angle is 13.8°, and the total length is 110 mm. The final design shows that the MTF value of 0 view is greater than 0.45 at the spatial frequency of 30 lp/mm, which is close to the diffraction limit; the MTF value of full-view is greater than 0.35(at 30 lp/mm). The MTF values for the entire field view changed little in the working temperature range(－60℃ to＋100℃), compared with the normal temperature design. The lens structure is simple, compact, and is easy to use, process, and implement.Key words：large-array，athermalization，aspheric surface，long-wavelength，optical design0 引言随着红外光学的发展，无论是在军事还是在民用领域均对红外镜头有着很高的需求量。

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统
设计
光学被动消热差的长波红外双视场光学系统是一种用于热成像应
用的专门设计的光学系统。

该系统通过精确设计和优化，可以有效地
减少和消除温度变化引起的影响，从而提高成像质量和准确度。

其主要设计思路是利用两个对称的接收视场，各自对应一个视图，通过同时捕捉两个不同的图像来消除热成像过程中的温度影响。

其中，一个视场通常用于观察热源，另一个视场则用于观察周围环境，这样
就可以同时获得热源和环境的信息。

该系统利用红外光学原理进行设计，在光学系统中采用双视场设计，可以通过对两个视场的不同观察视角进行综合分析和处理，有效
地减少热成像时的温度波动引起的误差，提高成像质量和准确性。

在实际应用中，该系统可以广泛应用于工业控制、安防监控、医
学诊断等领域，对于提高成像结果的准确性和可靠性都具有非常重要
的作用。

一种长波红外光学消热差系统设计

第３卷第９４期２１０２年９月
红外技术
ＩｆａｅｅｈｏｏｙｎｒｒｄＴｃｎｌｇ
Ｖｂ．４ＮＯ９１３．
Ｓｅｐ．２０１２
一
种长波红外光学消热差系统设计
王远方舟，白玉琢，贾钰超，陈骥，石晓光，李茂忠
ｅｅｎｓｗｈｎｔｍｐｅａｕｅｈｎｄ．Ｔｈｅｕａｉｎｏｆｏｉａｐａａｔｒｓｆｔｅｅａｒｒｌｍｅｔｅｅｒｔｒｃａｇｅｅｑｔｏｓｐｔｃｌｒｍｅｅｓｈｉｔｗｉｈｔｍｐｒｔｅｗｅｅｕｓｒｒｓｄ．ｒｅｓｍｕｔｎｏｓｅｕａｉｎｓｗｅｅＳｖｅｏｄｒｖｅａｃｒｍａｉｎｔｅｍａｙｓｅ，ｏｅｕｍｅｉｅＴｈｅｉｌａｅｕｑｔｏｒＯＩｄｔｅｉｎａｈｏｔｃａｄａｈｒｌｓｔｍｗｈｓ
ｆｃｌｌｎｔｓ２ｉ，ｆｕｅｓ１．ｉｓｓｅｗａｏａｉｌｔｎｏｌｄｆｃｌｌｎｒａｏａｅｇｈｗａ５ｒｎ／ｍｂｒｗａ．Ｔｈｓｙｔｍｓｃｍｐｔｅｗｉｕｃｏｅｏａａｅａｒｙａｎ２ｂｈｐ
ＡｂｔａｔＴｉＰｐｒｉｔｏｕｅｈｏｍｓｏｔｅａＷＩｌｎ，ａｄａａｙｅｈｆｃｓｏｐｉａｓｒｃ：ｈｓａｅｎｒｄｃｄｔｅｆｒｆａｈｒｌＬＲｅｓｎｎｌｓｄｔｅｅｆｔｆｏｔｌｍｅｃ

红外二次成像无热化光学系统设计与实测

（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０ＯＯ８３）
摘要：阐述了．ｓ－次成像红外光学系统相比于一次成像红外光学系统而言，对温度变化更加敏感的特点及其影响，讨论了基于光学被动式无热化原理的二次成像红外光学系统的设计方法。不仅给出了设计的一个红外制冷型二次成像光学系统的实例，还对该无热化镜头进行了实际加热对比成像试验，并给出了成像测试结果。设计结果表明：该系统在一４０ ℃～＋８０ ℃的温度范围内，像质接近衍射限，最佳像面变化量在一倍焦深范围之内，焦距变化率低，实现了光学被动式无热化。实际测试结果显示，所设计的二次成
无热化方法主要有光学被动式机械被动式机2光学被动式无热化原理电主动式等几种口其中光学被动式不需引入调焦光学被动式无热化的思路是利用不同材料的机构体积小质量轻成本低因此文中选择了光学热特性的差异通过选择合理的材料组合以及合理被动式无热化设计方法
第４２卷第ｌ２期
Ｖｏ１．４２ＮＯ．Ｉ２
Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔ－ｒｅｓｕｌｔｏｆｒｅ－ｉｍａｇｉｎｇａｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｒａｒｅｄ
ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ
ＹｕＹａｎｇ，ＪｉａｎＹｉ，ＰａｎＺｈａｏｘｉｎ，ＪｉｎＹａｐｉｎｇ，ＴａｎｇＸｉｎｙｉ
（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｎｇａｈａｉ，２０００８３，Ｃｈｉｎａ）

微型长波红外无热化光学系统设计

文章编号：1672-8785(2019)03-0001-05微型长波红外无热化光学系统设计吴海清12曾宪宇1王朋1(1.凯迈(洛阳）测控有限公司，河南洛阳4H009&2.中国空空导弹研究院，河南洛阳471009)摘要：为了使微小型无人机光电吊舱能够实现红外热成像系统小型化并适应不同的环境条件，基于光学被动无热化方式，通过合理分配不同材料透镜的光焦度并同时引入衍射面，设计了一种工作波段为8〜12^m、视场为24. 5°X19. 7°、F数为1. 0的非制冷无热化红外成像光学系统。

该系统由四片透镜组成，其总重量仅为35 g。

光学系统的总长度为38 mm。

结果，系统具结、、成像等特点，在30 1p/mm空间频率处的调制数（ModulationTransferFunction，MTF)值大于 0.3，满足应。

关键词：微型吊舱；光学设计；红外光学&衍射光学中图分类号：C439;TH74 文献标志码：A DOI:10.3969/j.issn.l672-8785.2019.03.001Design of Miniature Long-Wave Infrared Optical SystemWith Optical Passive AthermalizationWUHai-qing1，2，ZENGXian-yu1，V>NG Peng1(l.C A M A(Luoyang) Measuremen t and Control Co.，Luo y ang 471009，China;2. Chira Airborrn Missile AcaOemy，Liuyang 471009，China)Abstract：In order to meet the requirements of miniaturization of thermal imaging system and ronmental conditions in the electro-optic POD of micro-mini UA1 ?an uncooled infrared imaging optical systemwith field of view of 24. 5〇X19. 7〇 was designed by means of optical passive athermalization, reasonable distribution of focal degrees of lenses with different materials and introduction of a binary optical element. Its operating wavelength range is from 8 )〇,m to 12 |xm, F number is 1.0. The system consists of four lenses with atotal weight of only 35 g ,and the total length of the optical system is 38 mm. The resutt shows that the system structure is simple and compact ?the back working distance is large ?and the imaging quality is high. Themodulated transfer function (MITF) value at the cutoff frequency of 30 lp/mm is greater than 0. 3，which satisfies the application requirements.Key words：miniature POD；optical design；IR optics；diffractive optics收稿日期：2019-02-15作者简介：吴海清（1982-)，男，陕西榆林人，工程师，硕士，主要从事成像光学系统设计方面的研究。

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计在军事与航空航天领域，光学被动消热差长波红外双视场光学系统是一项重要的技术，可以帮助目标探测、跟踪与识别。

设计这样的系统需要考虑许多因素，包括光学系统的结构、材料选择、光学元件的组合与定位、图像处理算法等。

下面是一些相关参考内容，用于光学被动消热差长波红外双视场光学系统设计。

1. 系统结构与光学布局：- Lehmann, N. et al. "Dual-Band Optics for Longwave and Midwave Infrared and Their Applications", Proceedings of SPIE, 2019.- Brown, P. et al. "Optical Design Considerations for Wide Field of View Multifunctional Imaging Systems", Optical Engineering, 2017.这些文献提供了有关光学系统的结构设计和光学布局的基本原理和实例。

2. 材料选择与涂层技术：- Deutsch, E.A. et al. "Optical Thin Film Coating Technology", Proceedings of SPIE, 2018.- Shepard, M. "Materials for Infrared Optics: Comprehensive Guide to Materials", CRC Press, 2017.这些文献提供了关于红外光学材料及其涂层技术的详细介绍和选择指南。

3. 光学元件的组合与定位：- Kingslake, R. "Optical System Design", CRC Press, 2015.- Smith, W.J. "Modern Optical Engineering", McGraw-Hill Education, 2007.这些参考文献为光学系统设计者提供了在光学元件（如透镜、反射镜等）的组合与定位方面的指导原则和技术。

长波红外大孔径长焦距无热化光学系统设计

长波红外大孔径长焦距无热化光学系统设计
曹一青;沈志娟
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】对于长波红外长焦距光学系统,大孔径能使系统具有更好的成像亮度,但也带来了孔径边缘像差较大且难以校正的问题。

利用折反射式结构减少光学系统总长,采用两块反射镜结构作为基础,在其后搭配一组校正折射透镜构成光学系统,并应用光焦度分配、消热差及消色差条件,设计出大孔径、长焦距的长波红外无热化光学系统。

该光学系统工作波段为8~12μm,焦距为800 mm,全视场角为0.6°,F数为2.5,遮拦比为0.2,光学系统总长为344.62 mm;在-40~60℃工作温度范围内,全视场角的调制传递函数值在奈奎斯特频率20 lp/mm处均大于0.25。

设计的长波红外大孔径长焦距光学系统由2块反射镜和4块折射透镜组成,系统结构紧凑,成像性能稳定,可为类似此类光学系统设计提供参考。

【总页数】9页(P114-122)
【作者】曹一青;沈志娟
【作者单位】莆田学院机电与信息工程学院;福建省激光精密加工工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】O435.2
【相关文献】
1.大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计
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ＤｅｉｎａａｉａｉｎｏｈｅｍａｉｉｐｔｃｌＳｔｍｓｇｎｄＲｅｌｚｔｏｆＡｔｒｌｎｇＯｉａｙｓｅｚ
Hale Waihona Puke ｆｒＬｏｇｗａｅＩｆａｅｒｚｎＳｎｏｏｎ－ｖｎｒｒｄＨｏｉｏｅｓｒ
第３卷第１期３１２１年１０１１月
红外技术
ＩｆａｅｅｈｏｏｙｎｒｒｄＴｃｎｌｇ
、－３Ｎｏ１ｂ１３．１ＮＯ．２１Ｖ０１
长波红外地平仪的无热化光学系统设计与实现
吕银环，雷存栋，崔维鑫
（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０８）００３
摘要：长波红外地平仪光学系统受空间应用环境的影响很大，环境温度的变化会弓起光学系统的离焦Ｊ效应，通过理论计算长波红外光学系统的温度适用范围，光学设计结果仿真在该温度范围内光学系统
的成像质量，实际光机结构设计时考虑到光学系统的离焦补偿，实现长波红外光学系统的无热化设计。关键词：长波红外光学系统，离焦效应，无热化设计中图分类号：Ｖ２９１２４．２文献标识￣：Ａｉｑ－文章编号：１０ —８１２１）１０５．４０１８９（０１１—６Ｉ０
ＡｂｔａｔＴｅｏｔａｙｔｍｆｌｎ－ｖｆａｅｏｉｏｅｓｒ１ｖｌｅａｌｏｔｅｉａｔｆａｉｎｓｒｃ：ｈｐｉｌｓｓｅｏｇｗａｅｉｒｒｄｈｒｚｎｓｎｏＳｕｎｒｂｅｔｈｍｐｃｍｂｅｔｃｏｎｏｔｍｐｒｔｒｈｎｅｎｓａｅａｐｉａｉｎ，ｈｍｂｅｔｔｍｐｒｔｒｈｎｅｌｃｕｅｔｅｏｔａｙｔｍｅｅａｕｅｃａｇｓｉｐｃｐｌｔｓｔｅａｉｎｅｅａｕｅｃａｇｓｗｉａｓｐｉｌｓｓｅｃｏｌｈｃｄｆｃｓｅｅｔ．ｈｍｐｒｔｒｎｅａｃｌｔｄｗｉｅｌｎ－ｖｆａｅｐｉａｙｔｍ．ｈｐｉａｅｏｕｆｃＴｅｔｅｅａｕｅｒｇｓｉｃｌｕａｅｔｔｇｗａｅｉｒｒｄｏｔｌｓｅＴｅｏｔｌａｓｈｈｏｎｃｓｃｓｓｅｉｇｕｌｙｉｉｌｔｄａｅｒｓｌｆｏｔａｅｉｎｉｈｓｔｍｐｒｔｒａｇ．Ｔｅｏｔａｙｔｍｍａｅｑａｉｓｓｔｍｕａｅｓｔｅｕｔｏｐｉｌｄｓｎｔｉｅｅａｕｅｒｎｅｈｐｉｌｈｓｃｇｃｓｓｅｄｆｃｓｃｍｐｎａｉｎｉｏｓｄｒｄｗｈｎｔｅｏｔａｔｃｕｅｉｅｉｅ．ｈｔｅｍａｉｉｇｄｓｙｔｍｅｕｏｅｓｔｃｎｉｅｅｅｐｉｌｒｔｒｄｓｇｄＴｅａｈｒｌｎｅｉｏｏｓｈｃｓｕｓｎｚｎｇｉａｉｅｒｈｎ — ｖｆａｅｐｉａｙｔｍ．ｓｒｌｄｆｅｌｇｗａｅｉｒｒｄｏｔｌｓｅｅｚｏｔｏｎｃｓ
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（ｈｎｈｉｎｔｕｅｆＴｃｎｃｌｈｓｓＣｉｅｅｃｄｍＳｉｃｓＳａｇａ２０８，ｈｎ）Ｓａｇａｓｔｔｅｈｉａｙｉ，ｈｎｓａｅｙｏｃｎｅ，ｈｎｈｉ００３ＣｉａＩｉｏＰｃＡｆｅ
ＧＩＥ公司等【】ＡＬＬＯｌ。在国内，有上海技物所、５２４０所等单位在研制红外地平仪。上海技物所是国内最早
ＳＤＥＮ公司、ＳＳ公司、ＢｒｅＯＲＳａｎｓ公司、ＯＦＣＮＥＦＩＩ
系统而言，必须设计高性能的无热化光学系统才能适应空间温度环境中的使用，其周围的环境温度变化所引起的离焦效应是设计该光学系统时应该主要考虑的因素之一。在很大温度范围内让任何红外光学系统保持良好的聚焦，这项技术被称为光学系统无热化设计［，使用该技术保证光学系统的温度适应性能，在８】光学设计时需要作特殊考虑，要分析温度效应的三个方面的因素：光学元件的折射率、曲率半径和中心厚
Ｋｅｒｓｌｎ－ｖｆａｅｐｉａｙｔｍ，ｄｆｃｓｆｅｔａｅｍａｉｉｇｄｓｎｙｗｏｄ：ｏｇｗａｅｉｒｄｏｔｌｓｅｎｒｃｓｅｕｃ，ｔｒｌｎｅｉｏｅｈｚｇ
引言
利用空间发热体作为基准目标的红外地平仪，具有高精度、可靠性好等优点、因此被普遍采用。国外研制地平仪起步较早，技术比较先进；较出名的有