红外双视场光学系统的初始结构求解_晏蕾
超长焦距红外双视场光学系统设计
超长焦距红外双视场光学系统设计白玉琢;木锐;马琳;贾钰超;普群雁;薛经纬【摘要】设计了一种超长焦距中波红外双视场光学系统，该系统采用二次成像结构，通过透镜轴向移动实现变焦功能。
设计结果表明，该系统可以实现超长焦距600～150 mm的变焦功能，且中心视场在探测器特征频率20 lp/mm处的光学传递函数值高于0.5，接近衍射极限，能够很好地满足军事侦察对远距离目标同时搜索和瞄准的要求。
%A mid-wavelength infrared optical system with super-long focal length and dual field-of-view is de-signed in this paper .Based on the re-image configuration , this system can realize the zoom by axial motion of a lens along the optical axis .The design results show that this system realizes the zoom with a super-long focal length of 600-1 500 mm, and the MTF of the central view is more than 0.5 at the characteristic frequency of 20 lp/mm of detector , which shows its optical performance approximates to the diffraction limit .This system can meet the requirement of military investigation for seeking and aiming at target in a long distance .【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】7页(P631-637)【关键词】超长焦距;中波红外;双视场光学系统;二次成像【作者】白玉琢;木锐;马琳;贾钰超;普群雁;薛经纬【作者单位】昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明650223【正文语种】中文【中图分类】TN2161 引言为了适应军事侦察活动以及特殊民用监控系统在观察远距离目标时对高空间分辨率的需求，长焦距光学系统越来越多地应用在远距离观察和测量中［1-2］。
中长波双色双视场红外光学系统设计的开题报告
中长波双色双视场红外光学系统设计的开题报告
1. 研究背景和意义
中长波双色双视场红外光学系统是一种高精度、高灵敏度、高分辨
率的红外成像系统。
它具有广泛的应用前景，如：监测天气、环境监测、火灾预警、安防监控等。
因此，对中长波双色双视场红外光学系统的研
究具有重要的实用价值。
2. 研究内容和方法
本文的研究内容为中长波双色双视场红外光学系统的设计。
具体来讲，将涉及以下几个方面的工作：
（1）光学元件选型与设计：包括红外探测器、镜头、滤光片等光学元件的选型、安装方案的设计和光学系统的定位计算；
（2）系统的机械设计：根据光学系统的参数设计可行的机械支撑结构，考虑系统的稳定性、可靠性等；
（3）图像处理算法的编写：对红外成像得到的图像进行处理，包括背景补偿、噪声滤波、空间变换等。
研究方法包括：文献资料调研、实验测试、仿真模拟等。
3. 研究计划和进度安排
本研究计划周期为10个月，具体计划和进度安排如下：
第1-2月：文献调研，确定研究方向和内容；
第3-4月：光学元件选型与设计，完成光学模型的构建；
第5-6月：机械设计，完成机械模型的搭建和优化；
第7-8月：光学系统的组装与调试，进行实验测试；
第9-10月：数据分析和图像处理算法编写，撰写论文。
4. 预期成果及意义
通过本研究的开展，预期可以完成中长波双色双视场红外光学系统
的设计，获得符合预期的实验数据，并编写出相应的图像处理算法。
这
将对中长波双色双视场红外光学系统的研究提供一定的理论和实践基础，同时也可以对相关领域的研究产生积极地推动作用。
双色红外光学系统结构的设计与分析
关 键词 ：双 色红 外 ；有 限元分 析 ；光机 热集成
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｂ ９ ６ 文 献标 志码 ： Ｂ
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｄｕ ａ ｌ ｂ ａ ｎｄ ｉ ｎ ｆ Ｗ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ Ｏ ｐｔ Ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
第２ ２卷 增刊 １
２ ０ １ ３年 ５月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓｕ ｐ ｐ１ ． １ Ｍｒ ｄ ｙ ２ ０１ ３
文章编号： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ ， ０ ４ ７ ０— ４ ０
双 色 红 外 光 学 系统 结 构 的设 计 与分 析
张 玉石 ， 韩旭 ， 付跃 刚
（ 长春理工 大学 光 电测控与光信 息传输教育部重点 实验 室， 长春 １ ３ ０ ０ ２ ２ ）
摘要 ： 对 一个 双波段 红 外光 学 系统进行 完整的 光机 热集成 分析 ， 包括 光 学设 计 、 结构设 计和 结 构分 析， 利 用 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ和 Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ对光机 结构 系统进行 热 弹性计 算． 分 析 可知 ４镜 和 ５镜 以及 ５镜 和 ６镜 间距 的变化 对 系统 整体 成像 质量 的影 响最 大 ， 热 弹性计 算结 果 ４镜和 ５镜 间距改 变 ３ ０ ｍ而５ 镜 和 ６镜 间距 改 变 ６ ｍ， 最后 将 值 代入 Ｚ ｅ ｍ ａ ｘ中， 分析 成像 质 量 ， 通 过 比较 镜 间距 改 变前后 的 ２ ５ 线对儿 处的 Ｍ Ｔ Ｆ曲线 ， 分析 系统是 否满足 设计要 求 ．
满足双视场需求的红外模拟光学系统的设计
第３ ６卷 第 ｌ期
ＶＯ ．６ Ｎｏ １ １ ． ３
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｒｒ ｄａ ｄＬ ｓ ｒＥ ｇｎ ｅｉ ｇ ｎｆａｅ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
２ｏ ｏ ７年 ２ 月
Ｆ ｂ ２０ ｅ．０７
满足 双视场 需求的红外模拟学 系统 的设计
Ｔ ｅｐｏｅｔ ｎ ｏ ｔ ｓｃｌｍａ ｓｉｆ ｒｄｉ ｇ ｒｍ Ｌ Ｌ ｏｇ ｎｒｔ ｉ ｒ ｅ ｃｎ ｏ ｉ ｎｔ． ｈ ｈ ｒ ｃｉ ｐｉ ｏｌ ｔ ｎ ａｅ ｍａ ｅｆ Ｃ Ｖ ｔ ｅ ｅａ ｎ ａ ｄ ｓｅｅ ｆ ｍ ｎ ｉ Ｔ ｅ ｊ ｏ ｃ ｉ ｅ ｒ ｏ ｅ ｆ ｒ ｒ ｉ ｆ ｙ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｃ ｎ ｉ ｕｌ ｔｏ ｐ ｉｓ ｆ ｒ ｄ ｌｆｅｄ ａ ｌ ｓｇ ｆｓ ｅ ｅ ｓｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｔｃ ｏ ｕａ ｌ ｎｇ ｅ ｉ
ｉ ｆ ａ ｅ ｍ ａ ｅ ｓ ｎ ｒ ｒ ｄ ｌ ｇ ｒ
ＺＨＥ ＮＧ Ｙａ ｗｅ ，ＧＡＯ ｉｏ ｂ ， ＡＮＧ ｕ ， ＨＥＮ ｉｌ ｇ — ｉ Ｊ —ｏ Ｗ ａ Ｊｎ Ｃ Ｈｕ — ｎ ｉ
表 明此 投射 光 学 系统像 质 达 到理 想状 态 。 最后分 析 了光 学 系统性 能 参数 与指 标要 求的符 合 。 满足 设 在
计指标 的前提 下 ， 变焦 系统 相 比 ， 光 学 系统 结构 简单 、 本低 、 行性 高。 和 该 成 可 关键 词 ： 场景 摸拟 器 ； 液 晶光 阀 ； 变焦 系统 ； 调 制传 递 函数 中 图分类 号 ：Ｎ２ ； ４ Ｔ １Ｏ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ７ ２ ７ （０ ７ ０ － ０ ７ ０ １０ — ２６ ２ ０ ） １ ０ ７ — ５
ｖｒｉｇｉ ｇ ｉ ｅ ｈ ｅｄｏ ｅｔｓ ｏｔ ｓ Ｔ ｅｐｏｅｆ ｎ ｏ ｔ ｓｉ ｄ ｓ ｎ ｄｆｒａｃ ｎｔ ｔ ｅｄ ａｙ ｎ ｍａｅｓ ｅｍｅｔ ｔｅｎｅ ｆｔ ｔ ｐｉ ． ｈ ｒｊｃ ｏ ｐｉ ｓ ｅｉ ｅ ｏ ｓ ｎ ｌ ｚ ｓ ｈ ｅ ｃ ｉ ｃ ｇ ｏ ａ ｆ ｉ
红外系统光学系统
中波红外连续变焦光学系统红外成像技术由于具有众多优势而应用于侦查、制导等军事领域。
连续变焦光学系统是解决大视场搜索小视场分辨的最佳途径。
因此对红外连续变焦光学系统的需求会日益增强。
本文将介绍中波红外连续变焦光学系统的设计方法，并给出设计实例。
设计采用中波红外凝视型焦平面320 μm×240μm像元制冷探测器，探测器像元为30μm×30μm。
系统工作波段为3.7~4.8μm；焦距变化范围20~200 mm；F数为2.5；像高12 mm。
光学补偿型的工作方式是变倍组固定，通过聚焦组与补偿组的移动来实现系统焦距的变化，像面位置在变焦过程中有漂移，如图1所示。
聚焦组与补偿组的移动是同方向等速度的，只需用机械把两镜组连在一起作线形移动即可，因此其机械结构简单、不需要凸轮。
不过镜组必须移动到某些特殊的位置才能得到稳定清晰地像面。
适用于变倍范围和数值孔径较小的系统。
机械补偿型的工作方式是聚焦组固定，变倍组与补偿组按不同的运动规律作较复杂移动以实现变化焦距，像面位置在变焦过程中保持稳定，如图2所示。
机械补偿法可以实现焦距连续变化，但其机械结构复杂、凸轮加工难度大。
不过随着机械加工工艺的提高，机械补偿法的优势越来越明显。
故选择机械补偿式的变焦系统。
共口径双通道红外扫描成像光学系统该系统包括前端共用的双反射系统、分束镜、准直镜组、扫描镜和成像镜组。
光波经过双反射系统在主镜之后被分束镜分成中波红外通道（3μｍ～5μｍ）和长波红外通道（10μｍ～12μｍ），经准直镜组及成像镜组会聚探测器上，实现中波红外系统与长波红外系统共口径同步成像。
长波红外光学系统设计①共用结构两反系统对于两反系统，主镜相对口径的选择主要和两反系统的相对口径有关。
若两反系统焦距较长，主镜相对口径可以取小一些，即焦距长一些，容易加工。
若两反系统焦距较短，主镜的焦距也就越短，在口径一定的情况下，主镜焦距越短，主镜的相对口径就越大，从缩短镜筒长度来说，当然主镜相对口径越大越有利，但加工难度增加，加工难度同相对口径的立方成正比，所以两反系统的相对口径不能取得太小。
红外反射式光学系统光机结构设计与分析
红外反射式光学系统光机结构设计与分析作者：付家鑫韩旭付跃刚张玉石郭晟男来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：为实现红外双波段共孔径光学系统，设计出一种采用大孔径、无焦反射式光学系统，并详细介绍该系统结构.中波和长波MTF值在25线对下均大于0.3.考虑到该光学系统野外使用时复杂的运输环境，利用有限元法对简化后的卡塞格林式望远系统进行低阶振动特性和模态特性分析.通过比较2种材料的模态分析计算结果，最终选取铝合金为金属材料，保证1阶固有频率大于50 Hz，满足野外运输条件，说明该系统结构合理可行.关键词：卡塞格林系统结构；双波段；共孔径；模态分析； Patran； MSC Nastran中图分类号：TB96；TB115.1文献标志码：B0引言随着红外技术的发展，各种红外光学系统在军事和民用领域得到广泛应用.目前，机载、舰载、地面以及各种航天设备中的常规红外望远镜系统已无法满足现代化应用的要求.[1]红外双波段共孔径光学系统功能上更加全面，可充分利用红外波段目标自身的热辐射特征进行监视探测，避免有用信息的丢失.[2-3]在空间环境和军事应用中，由于载体的活动范围扩大，光学系统往往需要承受各种不同环境下振动对系统结构产生的影响.基于有限元法在工程分析中的重要地位，采用有限元法对系统结构进行模态分析，低阶弹性模态能反映出系统结构整体刚度，是结构振动时重要的刚度分析指标.针对红外卡塞格林式望远系统的光机结构设计，详细介绍这种大口径、无焦反射式望远系统结构，包括主镜与次镜的支撑结构、次镜调整机构和分光组件等.基于有限元分析法，在保证系统结构力学特性的情况下，对卡塞格林望远系统结构进行简化处理.利用Patran对系统结构中卡塞格林望远系统结构进行建模，使用MSC Nastran进行计算，通过模态分析系统结构的振动特性，分析低阶固有频率并选取合适的金属材料，使系统结构满足运输过程中的复杂环境[4].1光学系统光学系统指标如下：工作波段为3～5 μm时，中心波长为4 μm；工作波段为8～12 μm 时，中心波长为10 μm；相对孔径D/f=1：2（F#=2）；口径为200 mm；焦距f为400 mm.望远系统包括折射式、反射式和折反式等3种类型.通过比较，选择反射式望远系统，不仅能保证较高的探测能量、物镜口径大、光能损失少，而且有利于探测设备的小型轻量化设计[5].本文探测设备应用卡塞格林望远系统，光学路径模拟示意见图1.入射光经过主反射镜和次反射镜到达三镜，三镜是对中波红外透射、长波红外反射的半反半透镜.在25线对下光学系统MTF曲线见图2，可知，均大于0.3.为减少环境温度对系统的影响，系统采用光学材料组合来减小系统热差的影响.红外材料反射镜采用热膨胀系数几乎为0的微晶玻璃，分光镜选择ZnSe，其他透镜用Ge和Si，对于本文设计所做的结构关键技术在于，卡塞格林望远系统结构稳定、次镜调整结构以及分光组件结构装调方便.2机械结构2.1整体结构红外双波卡塞格林望远系统整体结构剖视图见图3，其由主反射镜部件、次反射镜部件和分光镜部件等组成，各个部件之间采用柱面配合、螺钉紧固的方式连接.主镜筒及其他连接件选择金属材料45号钢[6].对于杂散光的处理，通过在主镜筒内设消杂光螺纹、在各压圈及内壁涂消杂光漆，并在主镜内和次镜前加遮光罩等，最大限度地消除杂光[7].2.2主镜结构在卡塞格林望远系统中，反射镜面形变化对系统成像质量的影响要比折射镜大得多.如图4所示，主反射镜的口径为200 mm，为保证反射镜的面形，主镜支撑结构与镜筒柱面配合，并用4个螺钉连接，使用压圈固定主镜位置，镜筒外的加强筋保证运输过程中主镜筒的结构稳定.主镜中心孔处加装带有消杂光螺纹的遮光罩，避免杂散光直接入射到三镜.4结束语详细介绍一种用于红外双波段共孔径光学系统结构，采用的卡塞格林望远系统实现小型轻量化设计.次镜的调整机构保证系统反射镜与三镜的间距，系统装调简易、方便.根据野外工作的运输要求，对系统结构进行动力学分析，利用Patran与MSC Nastran对简化后的卡塞格林式望远系统结构进行模态分析.金属材料选取45号钢时，1阶固有频率只有23.591 Hz，小于50 Hz，在运输中会产生共振，无法运输；改用铝合金材料，1阶固有频率大于50 Hz，说明铝合金材料满足野外复杂的运输要求，减少系统结构设计初期的缺陷.为提高结构可行性，还应对其进行更全面的模拟仿真分析和试验.参考文献：[1]黄志立，李波，李奇，等. 现代光电瞄准系统[J]. 光机电信息， 2011， 28（3）： 58-64.HUANG Zhili， LI Bo， LI Qi， et al. Modern optical targeting systems[J]. OME Information， 2011， 28（3）： 58-64.[2]王海涛，安兵. 一体化红外双波段成像光学系统[J]. 红外与激光工程， 2008， 37（3）： 489-492.WANG Haitao， AN Bing. Unified infrared imaging optical system of dual spectral[J]. Infrared and Laser Engineering， 2008， 37（3）： 489-492.[3]许中胜，徐邦荃. 红外系统波段特性比较[J]. 电光与控制， 2001（3）： 43-46.XU Zhongsheng， XU Bangquan. Performance comparison of two infrared wave bands[J]. Electronics Optics &Control， 2001（3）： 43-46.[4]秦琴，顾永杰，陶津平，等. 望远镜系统的结构设计及有限元分析[J]. 光电工程，2008， 35（6）： 130-134.QIN Qin， GU Yongjie， TAO Jinping， et al. Finite element analysis of R-C telescope system[J]. Opto-Electronic Engineering， 2008， 35（6）： 130-134.[5]王富国，杨飞，陈宝刚，等. 大口径主焦点式光学系统轻量化结构设计、分析与试验[J]. 红外技术， 2011， 33（1）： 4-8.WANG Fuguo， YANG Fei， CHEN Baogang， et al. Lightweight structure design， analysis and test of lager aperture and prime focus optical system[J]. Infrared Technology， 2011， 33（1）： 4-8.[6]Jr YODER P R. Opto-mechanical systems design[M]. 周海宪，程云芳，译. 北京：机械工业出版社， 2008： 103-131.[7]杨锐，苏毅. 卡塞格伦望远镜系统杂散光分析[J]. 光电工程， 2003， 30（5）： 48-65.YANG Rui， SU Yi. Analysis for stray light of a Cassegrain telescope[J]. Opto-Electronic Engineering， 2003， 30（5）： 48-65.[8]LIU Shubin， GAO Tianyuan. Structure design and finite element analysis of receiving system for optical communication[J]. Key Engineering Materials， 2013， 552（1）： 548-553.[9]张书瀚. 大口径平行光管野外适应性研究[D]. 长春：长春理工大学， 2012.[10]胡于进，王璋奇. 有限元分析及应用[M]. 北京：清华大学出版社， 2009： 195-198.（编辑陈锋杰）。
双视场红外光学系统的无热化设计
双视场红外光学系统的无热化设计
李岩;张葆;洪永丰;赵春蕾
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2013(34)3
【摘要】基于中波红外320×240制冷型探测器设计了一套双视场红外光学系统,利用光学被动式补偿温度焦移,实现对系统的无热化设计.介绍光学系统结构参数的求解过程,用Zemax软件进行设计,并对该系统在不同温度下进行仿真以及像质评价.实验结果表明:光学系统采用二次成像结构,使用8片透镜在3.7μm～4.8 μm波段实现了50 mm和200mm两档变焦,满足100％冷阑匹配,在-20℃～60℃温度范围内,系统Nyquist频率处MTF值均大于0.5.
【总页数】6页(P385-390)
【作者】李岩;张葆;洪永丰;赵春蕾
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100049
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.双波段／双视场非制冷红外光学系统设计 [J], 于振龙;李汝劼;杨开宇;谈骥;何浚;王春兴;王贵全;
2.双视场红外光学系统被动无热化设计 [J], 王铮;王政
3.高速切换紧凑型双视场无热化红外光学系统设计 [J], 曲贺盟;张新
4.机载双视场中波红外光学系统优化设计 [J], 董科研;王健;孙强;王洪亮;李全熙;姜会林
5.基于硫系玻璃的大视场红外光学系统无热化设计 [J], 吴海清
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红外双波段双视场共光路光学系统
红外双波段双视场共光路光学系统张葆;崔恩坤;洪永丰【摘要】考虑红外多波段双视场共光路系统多谱段色差严重且能量透过率低,本文设计了结构简单的红外中波/长波双波段双视场折射系统,实现了成像系统的功能多样性.该系统采用了320 pixel× 240 pixel红外中波和长波双色焦平面阵列探测器,通过引入非球面元件提高了系统校正像差的能力,实现了镜片组的结构性调整.系统包括变焦和二次成像两个子系统,其中变焦系统短焦距为50 mm,长焦距为200 mm,满足100％冷阑匹配.像质评价结果表明:在17 lp/mm处,调制传递函数(MTF)在中波处大于0.5,在长波处两个视场下都接近衍射极限;另外80％左右的能量都能被集中在一个像元上,光谱透过率均匀,且无严重的冷反射现象.优化后的光学系统具有适用范围广,结构紧凑以及成像效果好等优点,在机载光电侦察跟踪设备上有较好的应用前景.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)002【总页数】7页(P395-401)【关键词】光学设计;红外系统;双视场系统;双波段系统;共光路系统【作者】张葆;崔恩坤;洪永丰【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TN2161 引言当今世界科学技术的发展日新月异，各国竞相增强自己的科技实力，特别是军事武器领域更是受到了格外重视。
红外军事武器作为其中的一个分支，在近年来得到了长足的发展。
红外军事武器的优劣主要取决于红外光学系统。
双视场红外光学系统结构简单、功能齐全并且兼具短焦距和长焦距两视场，因而得到人们的重视。
PW 法对连续变焦光学系统初始结构的求解
PW 法对连续变焦光学系统初始结构的求解崔恩坤;张葆;洪永丰【摘要】T he solving for the initial structure of continuous zoom optical system by using PW method was introduced .The structure was obtained by distributing the power and length be-tween them for each element on the base of the exchange principle of object and image .The PW values were changing for choosing best glass ,controlling aberration ,calculating the shape of glass .Finally an mid-wave infrared zoom system (50 mm~200 mm) was designed according to this method ,the system had 5 lenses with 2 aspherics ,satisfied 100% cold shield efficiency with simplestructure .Moreover ,the initial structure was optimized with Zemax .Result shows that the continuous optical system has high image quality and high energy transmission ,w hich can meet the requirements of practical applications .In conclusion ,the PW solution has practi-cal meaning for the initial structure of zoom optical system design .%介绍了PW法在连续变焦光学系统初始结构求解过程中的应用。
离轴三反红外双波段景象模拟器光学系统设计
离轴三反红外双波段景象模拟器光学系统设计杨乐;孙强;郭邦辉【摘要】To meet the requirements of infrared dual-band imaging system performance testing and evaluation applications, an off-axis three-mirror system operating at 3μm ～5μm and 8μm ~ 12μm band was designed for infrared dual-band scene simulator. The aberration characteristics of off-axis three-mirror system with aperture departing far from the primary mirror were analyzed based on the coaxial three-mirror imaging theory, the design methods of the optical structure and aberration balance of the off-axis three-mirror with large eye relief and large relative aperture were discussed. The focal length of the system is 255 mm with F# 3, the field of view is 6 ° X 4. 5 °, the eye relief is 750 mm, the image quality of the system approaches the diffraction limit with MTF>0. 65 for long-wave infrared band and MTF> 0. 4 for mid-wave infrared band at 101p/mm spatial frequency. The system is characterized by large field of view, large eye relief, high resolution and compact structure.%针对红外双波段成像系统性能测试与评估的应用需求,设计了3 μm～5 μm和8 μm～12μm红外双波段视景仿真用离轴三反光学系统.在共轴三反光学系统成像理论基础上,分析了孔径光栏远离主镜的离轴三反系统像差特性,研究了大出瞳距、大相对孔径条件下离轴三反光学系统的结构设计和像差平衡方法.系统焦距为330mm,F#为3,视场为6°×4.5°,出瞳距为750mm,在空间频率10 lp/mm处,中波红外MTF＞0.65,长波红外MTF ＞0.4,接近衍射极限.具有大视场、大出瞳距、高分辨率、结构紧凑等特点.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】5页(P1212-1216)【关键词】红外仿真;景象投影;三反射镜系统;光学设计【作者】杨乐;孙强;郭邦辉【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TN21引言随着红外成像技术的发展，传统的单波段红外成像系统逐渐向双波段复合式系统发展。
双视场红外光学系统的无热化设计
Ａｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｕａｌ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ
ＬＩ Ｙａｎ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｂａｏ１，ＨＯＮＧ Ｙｏｎｇ－ｆｅｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｃｈｕｎ－ｌｅｉ １，２
（ ）∑ １
ｈ１Φ
２ｋ
（ｈｉ２ωｉΦｉ）＝ ０
ｉ＝１
消热差度必须满足 ｄｆ／ｄＴ ＝ａｍＬ，即
（４）
（ ）∑ １
ｈ１Φ
２ｋ
（ｈｉ２ωｉＸｉΦｉ）＝ａｍＬ
ｉ＝１
（５）
式中：Ｌ 为机构件的长度；ａｍ 为结构件的 线 膨 胀 系
数。（３）式、（４）式 和 （５）式 即 为 光 学 被 动 式 无 热 化 条
于使用材料的热胀冷缩而改变。光学被动式利用
光学材料在 温 度 特 性 上 的 差 异，通 过 对 具 有 不 同
折射率温度 系 数 的 光 学 材 料 进 行 适 当 组 合，使 光
学元件产生的离焦与机械结构产生的离焦相互补
偿，从而将 系 统 的 离 焦 量 控 制 在 允 许 范 围 内。 若
要实现光学 系 统 无 热 化 设 计，则 组 成 的 光 学 系 统
度；Φ 为系统的光焦度；Φｉ 为光学元件的光焦度；ωｉ
为光学 元 件 的 色 散 因 子；Ｘｉ 为 透 镜 的 光 热 膨 胀
系数。
为了使光学系统在较宽的温度范围内具有良
好 的 成 像 质 量 ，总 光 焦 度 必 须 满 足 ：
ｋ
∑ Φ
＝
１ ｈ１
ｈｉΦｉ
ｉ＝１
பைடு நூலகம்
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。
红外双视场光学系统的初始结构求解
Hale Waihona Puke 中图分类 号 ： Ｔ ２６ Ｎ１
文献标识 码： Ａ ＤＯ ： １． ６／ ｉｎ１７—７５ ０１ １ ０ Ｉ ０ ９９ｊｓ ． ２ ８ ． １． ． ４ ３ ．ｓ ６ ８ ２ ０ ０
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波红外致 冷型 ３０ ２０ 凝视 焦平 面 阵列 的红外双 视场 光 学 系统，并利 用 光 学调 制传 ２￣ ４ 元 递 函数对其 像质进行 了评价。结果表 明， 系统 的像 质优 良，满足 实 际应用 需求，证 实 该 了这种 方 法 的可 靠性。该方 法对 于设计 红外 两档 光 学系统具 有较好 的参考 意义 。
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