长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

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ｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈａｔｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｎｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｄｉｃｈｒｏｉｃｐｒｉｓｍ．Ｔｈｅａｂｅｒｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄａｔｈｅｒｍａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｏｒｋｉｎｇｗａｖｅｂａｎｄｉｓ８－１２１．ｔｍｌｏｎｇｗａｖｅｉｎｒａｆｒｅｄｂａｎｄ，Ｆ｛ｆｊ｝ｉｓ２．８，ｔｈｅｉｆｅｌｄｏｆｖｉｅｗｉｓ３。．Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓａｔｈｅｒｍａｌｉｚｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｐａｓｓｉｖｅａｔｈｅｒｍａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｔ一４０ — ６０℃．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｓｃｅｎｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＤＭＤｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｍｅａｎｓｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄ
摘要：基于数字微镜器件（ｄｉｇｉｔａｌｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｄｅｖｉｃｅ，ＤＭＤ）的红外景象模拟器能够为红外系统性能测试与评估提供先进的手段。根据ＤＭＤ的工作原理，确定了以分光棱镜来连接照明系统和投影系统的红外景象模拟器总体方案。探讨了红外景象模拟器投影光学系统的像差特性、光学设计和无热化的设计方法，设计了一套工作在长波红外
ＬｉＱｕａｎｙｏｎｇ，ＬｉＸｉａｎｇｔｉａｎ，ＫａｎｇＹｕｓｉ ’ ，ＭｕＤａ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，Ｎｏ．５８ＲｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｅｆＣｏｈｉｎａＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆＯｏｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ＆Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｆＳｏｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３１，Ｃｈｉｎａ）
８～１２ｍ，Ｆ为２．８，视场角为３。的投影光学系统，并对该系统在一４０～６Ｏ℃之间进行光学被动式无热化设计。结果表明：该系统在所要求的温度范围内，光学传递函数均接近衍射极限，成像质量满足系统的设计要求，并具有辐射能量损失小、分辨率高、结构紧凑等特点。关键词：红外景象模拟器；投影光学系统；长波红外；光学设计；无热化中图分类号：ＴＪ０２文献标志码：Ａ
２Ｏ１３．１２
兵工自动化
ＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ・３３・
３２（１２）
长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计
李全勇，李向天，康玉思３，牟达
ＡｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｏｆＬｏｎｇ．Ｗａｖｅ
ＩｎｆｒａｒｅｄＳｃｅｎｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｓｙｓｔｅｍ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＤＭＤ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｃｈｅｍｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｓｃｅｎｅ
（１．长春理工大学光电工程学院，长春１３００２２；２．中国兵器工业第五八研究所生产经营处，四川绵阳６２１０００；３．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春１３００３１）

消热差的红外目标模拟器投影光学系统设计_乔杨

2
光学系统设计
光学系统设计过程中，采取反向设计，则技术指标中的出瞳在设计过程中为光学系统的入瞳。由于本光学系统与一般的光学系统不同，入瞳不在第一块透镜处，也不在光学系统内，而在距第一块透镜前 1 000 mm 处。通常，此类光学系统的边缘视场的主
第4 期
消热差的红外目标模拟器投影光学系统设计
Abstract ： Based on digital micro mirror device （ DMD），an innovative wellathermalized projection optical system with long exit entrance distance and big exit entrance aperture for infrared target simulator was designed． The exit pupil distance of the system could reach 1 000 mm，the entrance pupil aperture is 120 mm，and the distortion is better than 1% ． In order to simulate a target of － 40 ħ ，the projection optical system needs to work in the cooled environment， thus the optical system needs to be athermalized． The projection optical system uses three kinds of materials and four lenses． In the range of － 40 ħ 20 ħ ，the maximum defocus amount is less than the system ’ s the depth of focus． Analysis shows that this system could work stably at － 40 ħ 20 ħ ，with MTF of all fields being better than 0. 4 at 16 lp / mm． RMS is smaller than the size of micromirror，and the distortion is better than 1% ． The system has a long exit pupil distant，meanwhile it is well athermailized． Key words： optics； digital micro mirror device； athermalization； infrared target simulator 导引头的有效手段亦随之不断更新。红外投影光学系统是红外目标模拟器的重要组成部分，其作用就是收集来自目标模拟器的红外图像，并将经过准直的图像投射到成像导引头处，以便模拟来自无穷远处的红外图像。为适应多通道的复杂目标模拟系

长波红外地平仪的无热化光学系统设计与实现

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

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

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消热差的红外目标模拟器投影光学系统设计_乔杨

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