双波段红外折衍混合光学成像系统

双波段红外光学成像系统由于具有可以同时对3μm～5μm和8μm～12μm波段进行成像的特点,一直是国内外红外光学系统研究人员研究发展的对象。

紧凑型折/衍混合中波红外无热化成像光学系统

分析了衍射光学元件的温度特性,利用衍射光学元件,设计了工作波段在中波红外、全视场为5.2°的红外无热化成像光学系统。设计结果表明,该光学系统在-55℃^+80℃的温度范围内系统的MTF接近衍射极限,全视场内的MTF数值在33 lp/mm处达到0.5,像质优良。该光学系统最大直径为110 mm,总长90 mm,满足了技术指标要求。

折/衍混合长波红外凝视成像系统的杂散光分析

对含有一个用金刚石车削技术制作的衍射光学元件(DOE)的折/衍混合长波红外(LWIR)凝视成像系统进行了杂散光分析。利用Light Tools软件对DOE的不同衍射级次、光学表面多次反射、镜筒内壁反射等主要杂散光源进行了模拟和分析,对6种二次反射的模拟结果表明,对归一化的光源,理想光路的像面辐照度为100W/mm2,每种二次反射会给像面带来0.01W/mm2的辐照度;反射率为10%的镜筒内壁给像面带来的辐照度为0.01W/mm2。利用该LWIR凝视成像光学系统进行了相关实验,实验结果证明了上述分析的正确性,表明该项分析有利于对LWIR凝视成像系统光学性能的进一步理解和杂散光的抑制。

基于双层衍射元件的红外双波段光学系统设计

利用红外双波段成像能够获得更多的信息,从而提高探测和识别能力。将多层衍射光学元件应用到红外双波段光学系统中,可以校正色差、简化结构。讨论了多层衍射光学元件的成像特性,相比于单层衍射光学元件,多层衍射光学元件可在宽波段范围内获得高衍射效率,给出了多层衍射光学元件设计方法。基于此,设计了一种红外双波段混合成像光学系统。其中,双层衍射光学元件在3.7~4.8μm和7.7~9.5μm工作波段上的衍射效率达98.5%以上。仿真结果表明,系统像质良好,满足要求。

基于数字微镜器件的共轴红外双波段投影光学系统设计

基于动态红外景象模拟技术的需求，设计了一个基于数字微镜器件的红外双波段投影光学系统：焦距150mm，相对口径1：2，全视场角为5．3°，工作波段为红外中波（3～5μm）和红外长波（8～12μm）．系统采用共轴式，由三片球面透镜和一个投影棱镜组成，使用Ge、ZnS和ZnSe三种普通红外材料．引入一个二元光学衍射面，使系统具有结构简单、重量轻、成本低等优点．设计结果表明：在截止频率17ly／mm、像距5．6mm时，光学系统的红外中波的调制传递函数接近0．7，红外长波的调制传递函数大于0．5，设计结果接近衍射极限，能够满足红外景象模拟器的总体设计要求．

数字微镜阵列动态红外景象投射器光学系统设计

利用二次成像原理。采用准直物镜组和放大倍率为1／3的投影系统的组合方式，设计了小F数、短焦距、长出瞳距、长工作距离的基于DMD的中波红外景象投射器光学系统。整个光学系统采用锗和硅两种材料，包含11片透镜，其中：准直物镜3片，投影镜头7片，场镜1片。为了实现15～40℃范围内消热差和消色差，将投影系统设计成折衍混合系统。投射器光学系统在工作温度范围内，全视场空间频率16lp／mm处的MTF〉0．6，具有较好的成像效果。

几何光学 光学系统、成像与分析

O435 2006064837 CD物镜工程化设计中的若干问题=Some issues in design of CD lens for practical application[刊,中]/田静怡(清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心．北京(100084))．巩马理…//激光技术．-2006,30(1)．-31- 33．49介绍了CD光学系统的工作原理和光学评价准则,讨论了设计和装配中应当注意的主要问题。

制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜设计

针对远程红外目标探测的需求,为提高光学系统在复杂环境下的探测能力,设计了制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜。摄远物镜的工作波段为红外中波(3～5μm)及红外长波(8～12μm),采用透射式共光路结构,由物镜和中继镜组成。摄远物镜焦距为-200mm,F数为2.8,全视场角为3.2°。探测器选用2/3inch(1inch=25.4mm)的HgCdTe红外中波焦平面阵列,分辨率为320pixel×256pixel,像元尺寸为30μm。该摄远物镜像质优良,在截止频率为17lp/mm时,红外中波各视场的调制传递函数(MTF)值超过0.5,红外长波的MTF值超过0.3;各视场点列图均方根半径均远小于艾里斑半径;实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜可用于坦克红外观瞄等系统。

消热差大相对孔径中波红外望远物镜的研制

为满足低成本空间热成像系统重量轻、适应环境温度范围宽的要求,研制了消热差的大相对孔径中波红外望远物镜,其焦距为100mm,F数为1,全视场角为5°。物镜设计采用了匹兹伐结构型式,仅由两块硅(Si)透镜和一块锗(Ge)的折/衍混合透镜组成,能够实现-20～+60℃环境温度变化范围内光学被动消热差。对实际加工的红外物镜进行了性能测试,在一定温度变化范围内,特征频率处的MTF的数值均大于0.75,其变化值小于0.05,表明研制的物镜能够保持稳定的良好成像质量,具有好的消热差性能。由所研制的物镜和非制冷探测器构成的成像系统具有相对孔径大、适用环境温度范围宽、结构紧凑、成像性能高的优点,适合于作为低成本微小卫星的有效载荷。