高分辨率制冷型中波广角红外成像系统的光学设计.pdf

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1、第32卷第8期光学学报Vo1．32，No．82O12年8月ACTAOpTICASINICAAugust，2012高分辨率制冷型中波广角红外成像系统的光学设计杨胜杰(中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009)摘要设计了一个F数为2，工作波段为3．7～4．8Fm，全视场2co一111．2。的高分辨率制冷型中波广角红外成像光学系统。该系统采,~j-次成像构型，通过Si、Ge、ZnSe三种材料六片式对称布局，利用折／衍混合器件及非球面，实现了光学被动消热差设计，使系统在一55℃至+80C的宽温范

2、围内，在空间频率为33lp／mm处的光学传递函数(MTF)均大于0．4，系统在15m的像素尺寸内，能量集中度大于70％0；采用口设计，使成像系统对不同视场具有相同的角分辨率；通过引入光阑像差和控制像方视场角，使像面具有较好的均匀性，边缘视场最低相对照度为中心视场的90．9，且具有近100的冷光阑效率，同时，系统具有较好的冷反射抑制效果，该光学系统适用于像素为15，分辨率为640pixel×512pixel的中波制冷探测器。关键词光学设计；广角红外镜头；消热差；折／衍混合系统；冷反射中图分类号TN216文献标

3、识码Adoi：10．3788／AOS201232．0822003OpticalDesignforHighResolutionCooledMid．WavelengthInfraredWide-AngleImagingSystemYangShengjie(LuoyangResearchInstituteofElectro—OpticalEquipment，AviationIndustryCorporationofChina，Luoyang，Henan471009，China)AbstractAnopticals

4、ystemofmid-wavelengthinfraredforhighresolutioncooledwide．angleimagingsystemisdesigned．TheF—numberofthesystemiS2andfullfieldofview(FOV)2∞一111．2。．Thesystemchoosesadoubleimagingconfiguration．Byintroducingandiffractiveopticalelement，settingasphericsurfacesands

5、ymmetricallydistributingthreetypesofmaterialSi，GeandZnSewith6elements，thesystemisathermalizedacrossawidetemperaturerangefrom一55℃to+80℃andtheopticalaberrationiswellbalanced．Intheathermalizedtemperaturerange，themodulation—transferfunction(MTF)ishigherthan0．4

6、at33lp／mm，andthediffractiveradialenergyismorethan7O％inacircleof15um．Basedontheprincipleoff-0lens，thewide-anglesystemgetsthesameangularresolutionfordifferentfields．ByintentlyintroducingstopaberrationandspecificallycontrollingtheFOVinimagingspace，thefocalpla

7、negetsaverygoodilluminationuniformity，therelativeilluminationofoff—axisfieldismore9O．9％andtheefficiencyofthecoldstopiSalmost1OO％．Moreover，thenarcissusofthesystemiScontrolledverywelI．ThissystemiSsuitableforhighresolutioncold640pixel×512pixeldetectorwithpixe

8、lsizeof15“m．Keywordsopticaldesign；wide—angleinfraredlens；athermalization；hybridrefractive／diffractiVesystem；narcissusOCIScodes220．3620；050．1970：040．30601引言“实时”信息获取的需求及进展，报道了其长波非制冷焦平面阵列的鱼眼系统成像效果和中波制冷型鱼随着红外探测器的