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基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计

李刚,  樊学武,  邹刚毅,  王红娟

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李刚, 樊学武, 邹刚毅, 王红娟. 基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 861-866.
引用本文: 李刚, 樊学武, 邹刚毅, 王红娟. 基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 861-866.
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Li Gang, Fan Xuewu, Zou Gangyi, Wang Hongjuan. Design of space optical system with double infrared waveband based on image space scanning[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 861-866.
Citation: Li Gang, Fan Xuewu, Zou Gangyi, Wang Hongjuan. Design of space optical system with double infrared waveband based on image space scanning[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 861-866.
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基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计

  • 1.

    中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;

  • 2.

    中国科学院大学,北京100049

基金项目: 

青年基金（61107008）;西部之光（J11-022）

详细信息
    作者简介:

    李刚（1985-），男，硕士生，主要从事光学设计方面的研究。Email：ligang85@opt.ac.cn；樊学武（1972-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事光学设计、光学检测方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

    李刚（1985-），男，硕士生，主要从事光学设计方面的研究。Email：ligang85@opt.ac.cn；樊学武（1972-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事光学设计、光学检测方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

  • 中图分类号: TN216

Design of space optical system with double infrared waveband based on image space scanning

  • 1.

    Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 红外探测器的尺寸是制约光学系统大幅宽成像的重要因素，选择合适的光学系统结构和成像方式，则可以规避探测器的限制。文中提出了一种像方摆扫成像模式，基于成熟的常规尺寸红外面阵探测器，采用多帧图像拼接的方式，满足了光学系统的大幅宽成像要求。鉴于像方摆扫需要在平行光路中进行，在两反无焦系统的基础上，研究了三反无焦系统的设计方法，给出了初始结构的计算公式。光学系统总体上分为前置的无焦压缩系统、扫描摆镜、成像组。其中，扫描摆镜位于平行光路中的出瞳位置，采用视场分光的方式分别实现中波红外和长波红外成像，通过仿真分析，光学系统的冷反射得到有效抑制，MTF 接近衍射极限。
    Abstract: The design of optical systems with wide ground coverage are restricted by the size of infrared detector. This problem can be solved by choosing the appropriate imaging mode. A kind of image space scanning method was given in the paper. It could satisfy the optical systems with general area infrared detectors. The picture was built by image mosaics technology. Because the image space scanning method needs to be done in the parallel light path, the design method of three-mirror afocal system was studied based on two-mirror afocal system and the formulas to compute the initial structure was given. The optical system consists of afocal system, scanning mirror and imaging part. The scanning mirror was placed at the exit pupil of the afoacl system. The MWIR and LWIR were separated by the field-bias method and imaged respectively. The simulation analysis shows that the Narcissus is under control and the MTF of the optical system is very close to the diffraction limit.
  • [1]
    [2] Wang Xiaofei, Zhang Haiyan. Developement of infrared focal plane array imaging guidance technology[J]. Tactical Missile Technology July, 2010(4): 120-123. (in Chinese) 王晓飞, 张海燕. 红外焦平面阵列成像制导技术的发展[J]. 战术导弹技术, 2010(4): 120-123.
    [3]
    [4] Cai Yi. The scanning and starring FPA in infrared systems[J]. Infrared Technology, 2001, 23(1): 3-7. (in Chinese) 蔡毅. 红外系统中的扫描型和凝视型FPA [J]. 红外技术, 2001, 23(1): 3-7.
    [5] Ming Ming, Yang Fei, Zhao Jinyu, et al. Catadioptric optical system with large aperture, wide field of view and broad waveband[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 41(1): 149-154. (in Chinese) 明名, 杨飞, 赵金宇, 等. 折反式大口径、大视场、宽谱段光 学系统[J]. 红外与激光工程, 2010, 41(1): 149-154.
    [6]
    [7]
    [8] Pan Junhua. The Design, Manufacture and Test of The Aspherical Optical Surfaces[M]. Suzhou: Soochow University Press, 2004. (in Chinese) 潘君骅. 光学非球面的设计、加工与检验[M]. 苏州: 苏州 大学出版社, 2004.
    [9]
    [10] Pan Junhua. The methodic design of the IR imaging system with large aperture [J]. Acta Optica Sinica, 2003, 23 (12): 1475-1478. (in Chinese) 潘君骅. 大口径红外成像系统的光学设计[J]. 光学学报, 2003, 23(12): 1475-1478.
    [11]
    [12] Liu Xin, Pan Zhifeng. Analysis and quantitative calculating methods for Narcissus of infrared optical system [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(7): 1684-1689. (in Chinese) 刘欣, 潘枝峰. 红外光学系统冷反射分析和定量计算方法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(7): 1684-1689.
    [13] Wang Shanshan, Liang Yuhong, Xiang Yang. A inhibition of Narcissus based on optical optimization design[J]. Journal of Changchun University of Science and Technology, 2012, 35 (3): 16-18. (in Chinese) 王珊珊, 梁宇宏, 向阳. 一种基于光学优化设计的冷反射 抑制[J]. 长春理工大学学报, 2012, 35(3): 16-18.
  • [1] 张继艳, 孙丽婷, 秦腾.  长波红外鱼眼凝视光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220430-1-20220430-8. doi: 10.3788/IRLA20220430
    [2] 杨洪涛, 杨晓帆, 梅超, 陈卫宁.  折衍混合红外双波段变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200036-1-20200036-8. doi: 10.3788/IRLA20200036
    [3] 李生好.  红外目标模拟器动态校准系统光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918007-0918007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918007
    [4] 曲锐, 梅超, 杨洪涛, 曹剑中, 赵延.  紧凑型大变倍比红外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1104002-1104002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1104002
    [5] 王治乐, 周程灏, 林菲, 钱育龙.  像素融合方法的红外双波段目标模拟器设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1104003-1104003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1104003
    [6] 孟祥翔, 刘伟奇, 张大亮, 姜国华, 朱秀庆, 杨建明.  双自由曲面大视场头盔显示光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418004-0418004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418004
    [7] 朱杨, 张新, 伍雁雄, 张建萍, 史广维, 王灵杰.  紫外星敏感器光学系统设计及其鬼像分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118003-0118003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0118003
    [8] 胡斌, 黄颖, 马永利, 李岩.  高分辨率红外成像仪五反无焦主系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 518001-0518001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0518001
    [9] 米士隆, 牟达, 牟蒙.  紧凑型长波红外光学系统无热化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3032-3036.
    [10] 刘洋, 方勇华, 李大成, 李扬裕.  中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 413-418.
    [11] 江伦, 胡源, 董科研, 安岩, 王超, 佟首峰.  红外双波段光学系统被动式消热差设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3353-3357.
    [12] 刘子寒, 季轶群, 石荣宝, 陈宇恒, 沈为民.  机载红外推扫成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2941-2946.
    [13] 赵延, 邓键, 于德志, 马燕.  光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1545-1548.
    [14] 付跃刚, 黄蕴涵, 刘智颖.  双波段消热差红外鱼眼光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3329-3333.
    [15] 王保华, 刘英, 孙强, 王媛媛, 张建忠, 姜洋.  折射/衍射混合长波红外连续变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 148-153.
    [16] 王健, 荆雷, 郭帮辉, 孙强, 卢振武.  折反式红外全景天空相机光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 648-652.
    [17] 赵坤, 李升辉.  双孔径红外变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2889-2893.
    [18] 张建忠, 杨乐, 郭帮辉, 谭向全, 王健, 孙强.  基于谐衍射的红外中波/长波双波段视景仿真光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1758-1764.
    [19] 李培茂, 王霞, 金伟其, 李家琨, 顿雄.  双波段红外光学系统设计与像质评价 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2882-2888.
    [20] 张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强.  高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-05
  • 修回日期:  2013-08-12
  • 刊出日期:  2014-03-25

基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计

  • 1. 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;
  • 2. 中国科学院大学,北京100049
    • 作者简介:

    李刚（1985-），男，硕士生，主要从事光学设计方面的研究。Email：ligang85@opt.ac.cn；樊学武（1972-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事光学设计、光学检测方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

    李刚（1985-），男，硕士生，主要从事光学设计方面的研究。Email：ligang85@opt.ac.cn；樊学武（1972-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事光学设计、光学检测方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

  • 收稿日期: 2013-07-05
  • 修回日期: 2013-08-12
  • 刊出日期: 2014-03-25
基金项目:

青年基金（61107008）;西部之光（J11-022）

  • 中图分类号: TN216

摘要: 红外探测器的尺寸是制约光学系统大幅宽成像的重要因素，选择合适的光学系统结构和成像方式，则可以规避探测器的限制。文中提出了一种像方摆扫成像模式，基于成熟的常规尺寸红外面阵探测器，采用多帧图像拼接的方式，满足了光学系统的大幅宽成像要求。鉴于像方摆扫需要在平行光路中进行，在两反无焦系统的基础上，研究了三反无焦系统的设计方法，给出了初始结构的计算公式。光学系统总体上分为前置的无焦压缩系统、扫描摆镜、成像组。其中，扫描摆镜位于平行光路中的出瞳位置，采用视场分光的方式分别实现中波红外和长波红外成像，通过仿真分析，光学系统的冷反射得到有效抑制，MTF 接近衍射极限。

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