大视场凝视型红外共形光学系统设计_姜洋

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紧凑型大变倍比红外光学系统设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｈｉｇｈｚｏｏｍｒａｔｉｏｌｅｎｓｄｅｓｉｇｎ，ａｔｗｏ— ｓｔａｇｅ — ｏｆ－ｓｅｒｉｅｓｚｏｏｍｌｅｎｓｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｏｐｔｉｃｓｚｏｏｍｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｉｔａｌｚｏｏｍｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｄｕｃｅｄａｎｄｓｏｌｖｅｄｔｏｈｅｌｐｔｈｅｌｅｎｓｐｏｗｅｒａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ，ａｌｓｏｔｈｅｃａｍｃｕｒｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｐｒｏｖｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ｆｉｒｓｔｓｔａｇｅｚｏｏｍｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｔｈｅｔｗｏ — ｐａｒｔ — ｚｏｏｍｆｒｏｎｔｐａｒｔ，ａｎｄｔｈｅｇｉｖｅｎｍｏｖｅｍｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｏｆｈｅｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｌｅｎｓａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄｍａｇｎｉｉｅｆｄｌｅｎｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅｚｏｏｍ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅ１００％ｃｏｏｌｅｄｓｔｏｐｅｉｃｆｉｅｎｃｙｗａｓａｓｓｕｒｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｈｉｔｓｍｅｈｏｔｄ，ａ７０ｘＭＷＩＲｚｏｏｍｌｅｎｓｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆＦ／４，ｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈ６．５－４５５ａｉｒｎ，ＨＦＯＶ０．９２。－５８．２。，ｗｏｒｋｗａｖｅｂａｎｄ

可见光／红外双波段大视场共口径齐焦光学系统

可见光／红外双波段大视场共口径齐焦光学系统
刘钧;陈阳
【期刊名称】《西安工业大学学报》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】针对双波段系统光路转换速度慢、不同波段目标信息存在差异的问题，
文中结合可见光和长波红外两个波段的特点，设计了可见光/长波红外大视场共口
径齐焦光学系统．采用共口径方式同时接收可见光/长波红外两个波段的目标信息，通过齐焦设计提高不同波段目标信息的一致性．研究结果表明：可见光工作波段为0．38～0．76μm ，长波红外工作波段为7．9～9．7μm ，两个波段视场为70°，焦距为6．1 mm ．可见光传函值在空间频率100 lp/mm处在0．4以上，长波
红外传函值在空间频率20 lp/mm处接近0．4，在-40～60℃的温度范围进行消
热差．
【总页数】7页(P87-93)
【作者】刘钧;陈阳
【作者单位】西安工业大学光电工程学院，西安710021;西安工业大学光电工程
学院，西安710021
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.可见光/中波红外双波段共口径光学系统设计 [J], 郭钰琳;于洵;蔡珂珺;杨璐
2.大视场、大口径双波段红外非制冷光学系统 [J], 常军;刘莉萍;王涌天;翁志成;丛小杰;姜会林
3.可见光/红外双波段共光路光学系统设计 [J], 王艺栋;李文强;孟庆斌
4.基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统设计 [J], 李升辉; 李欣; 李虹静
5.微光/长波红外大视场共口径光学系统设计 [J], 潘璐;向阳;李琦;李显杰;阎帅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

三视场红外搜索光学系统的设计

三视场红外搜索光学系统的设计胡博;杨子建;韩昆烨;高婧;王凌;张宣智【摘要】设计一款实际工程应用的红外三视场光学系统,其中大中视场利用透镜组切换变倍,小视场和大视场利用反射镜切换变倍.设计中采用二次成像的方式,3个视场共用二次成像透镜组,保证100％冷屏效率,减小第1片透镜的过口径.同时,采用非球面技术校正系统的球差和彗差,通过光学设计软件CODE V仿真,得出最大的点列斑为11 μm左右,并且MTF接近衍射极限,成像质量完全满足使用要求.最后,该系统利用反射镜折叠光路实现了系统结构紧凑、体积小的特点.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P397-401)【关键词】红外光学系统;二次成像;非球面;光学设计【作者】胡博;杨子建;韩昆烨;高婧;王凌;张宣智【作者单位】西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN216;TH703引言随着科学技术的发展，红外成像技术已广泛应用在国防、工业、医疗等领域。

红外探测属全被动式的工作方式，不易被对方发现和干扰。

而且，红外探测具有一定的穿透烟、雾、霾、雪以及识别伪装的能力，不会由于炮口火焰的强闪光和炸弹硝烟而产生迷盲效应，可以实现远距离－全天候观察，尤其适用于夜间及不良气象条件下的目标探测。

随着红外成像技术在各领域的深入研究，多视场红外系统已广泛应用于各类武器装备中，为满足红外系统搜索与跟踪目标的目的，红外搜索跟踪系统一般具有2个或者2个以上的视场，大视场搜索小视场跟踪。

国外许多光电装备变倍系统一般设计为3个视场，搜索时为宽视场，跟踪时为窄视场，中视场为过度视场，实现红外搜索和跟踪一体化［1］。

基于ZEMAX的红外光学系统设计与优化

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｂｌａｃｋｂｏｄｙｔｒａｃｋｉｎｇｔａｒｇｅｔｇｒｏｕｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｅｓｔｉｎｇｉｓｐｒｏｍｏｔｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｈａｒｄｗａｒｅｓｕｐｐｏｒｔｔｏｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺＥＭＡＸ；ｉｎｆｒａｒｅｄ；ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｄｒａｗｎ．Ｔｈｅｉｅｆｌｄｔｅｓｔｉｓｓｕｅｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｇｕｉｄｅｄｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｔｒａｃｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｒｅｓｏｌｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ

大视场大靶面长波无热化光学系统设计

大视场大靶面长波无热化光学系统设计
江传富;高焘
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2022(42)8
【摘要】大视场、大靶面、高像质、短总长、无热化,在同一光学系统中,这些优点是相互矛盾的存在。

论文采用了反摄远式光学结构,设计了一个波段为
8μm~12μm,视场64°×54°,F#=1,总长60mm的红外光学系统,系统采用非制冷型探测器,像元尺寸12μm、像元数1280pixel×1024pixel。

系统共5片透镜,采用了三种长波红外材料搭配消热差,分别为硫化锌、硒化锌、IRG206,能够在-
30℃~+65℃的工作温度范围之内清晰成像。

论文分析了大视场光学系统像面照度不足的问题,推导出了新的像面照度公式,针对该设计,对像面照度进行了仿真,像面照度满足使用要求,系统f-θ曲线误差合理,公差分析满足加工制造要求。

【总页数】4页(P200-203)
【作者】江传富;高焘
【作者单位】海装驻武汉地区第七军事代表室
【正文语种】中文
【中图分类】TG502.33
【相关文献】
1.大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计
2.长波红外大视场大相对孔径光学系统设计
3.大孔径大靶面昼夜型监控镜头光学系统设计
4.微光/长波红外大视场共口径光学系统设计
5.基于硫系玻璃的大视场红外光学系统无热化设计
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大视场小型无热化长波红外镜组设计

大视场小型无热化长波红外镜组设计
肖纳川;孙拓;胡力允;赵永权;王双保;徐智谋;张学明
【期刊名称】《红外技术》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】跟随红外镜头小型化、大视场化的趋势,利用ZEMAX设计了一款大视场无热化小型长波红外镜组。

系统匹配384×288@17μm的非制冷型长波红外探测器,工作波段为8~12mm。

系统F数为1.6,相比于传统红外镜头,视场角更大,全视场达72°,尺寸更小,总长仅为6.96mm。

主镜头仅用3片镜片,通过两种红外光学材料的搭配以及6面非球面实现像差的校正和光学系统的无热化,工作温度范围覆盖-40~60℃。

仿真结果表明,在空间频率15lp/mm处,全视场的调制传递函数大于0.5,空间频率30lp/mm处,全视场调制传递函数大于0.15。

同时为了增大红外探测器的填充因子,提高能量利用率,在系统中搭配设计了放置于红外传感器前的微透镜阵列。

实现了红外光学系统的小型化,为红外热像仪在智能手机上的应用提供了解决方案。

【总页数】7页(P20-26)
【作者】肖纳川;孙拓;胡力允;赵永权;王双保;徐智谋;张学明
【作者单位】华中科技大学光学与电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计
2.大孔径、大视场辅助驾驶仪红外镜头无热化设计
3.长波红外大视场大相对孔径光学系统设计
4.被动无热化切换式长波红外双视场望远镜
5.大视场大靶面长波无热化光学系统设计
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大相对孔径长波连续变焦红外光学系统设计

ｌｏｃｕｓ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ＃；ｉｎｆｒａｒｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｚｏｏｍ；ｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎ
ｖａｒｉａｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｚｏｏｍｐｒｏｃｅｓｓ，Ｆ／＃ｉｓ０．８５～１，ｚｏｏｍｒａｔｉｏｉｓ４．５：１，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｎｔｈｇｉｓ８～１２ｍ，ａｎｄａ３８４×２８８ｕｎｃｏｏｌｅｄＦＰＡｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｕｓｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｉｍａｇｅｓｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｍｏｏｔｈｚｏｏｍ
（ＮｏＡｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ — ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ — ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｌｏｗＦ／＃ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｚｏｏｍｉｎｇｉｎｆｒａｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｕｓｉｎｇｚｏｏｍｉｎｇｐｒｉｎ — ｃｉｐｌｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ’ Ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅａｐｅ￣ｕｒｅｉｓ

制冷型被动式消热差红外光学系统设计

文章编号 2097-1842（2023）04-0853-08制冷型被动式消热差红外光学系统设计李　康1，周　峰2 *，王保华1，宫　辉1，郑国宪1（1. 北京空间机电研究所, 北京 100076；2. 北京邮电大学，北京100876）摘要：在大温差条件下，由于温度剧烈变化导致红外光学系统成像质量变差。

用于机载林火监测的大视场中波红外相机工作环境变化剧烈，对杂散辐射要求较高。

为保证光学系统在要求的大视场和大温差条件下具有稳定的性能和良好的成像质量，通过基于消热差的设计方法和基于噪声等效温差的杂散辐射综合评价方法，设计了一套制冷型中波红外光学系统。

该光学系统由6片透镜和1片滤光片组成，工作波段为3.7~4.8 μm ，F 数为2.5，焦距为62.5 mm ，视场为14.36°×10.87°，探测器采用640×512 阵列中波制冷型探测器，通过采用硅、锗材料组合，合理分配光焦度，实现了消色差和消热差设计，通过冷反射优化和冷光阑匹配设计，较好地抑制了系统的杂散辐射噪声，通过引入少量非球面优化，在满足指标要求的情况下，对高阶像差进行了校正。

结果表明，光学系统在−55~+70 °C 温度范围内，成像质量稳定良好。

关键词：中波红外；制冷型探测器；消热差；冷反射中图分类号：TN216 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2022-0205Passive athermalization design of a cooled infrared optical systemLI Kang 1，ZHOU Feng 2 *，WANG Bao-hua 1，GONG Hui 1，ZHENG Guo-xian 1（1. Beijing Institute of Space Mechanics and Electricity , Beijing 100076, China ；2. Beijing University of Posts and Telecommunications , Beijing 100876, China ）* Corresponding author ，E-mail : zfsimon@Abstract : Under conditions with large temperature differences, the imaging quality of an infrared optical sys-tem will deteriorate due to severe temperature changes. Large field-of-view medium-wave infrared cameras for airborne forest fire monitoring work in drastically changing environments, so the optical system has high requirements for stray radiation. In order to ensure that the optical system performs stably and with good ima-ging quality in the large field-of-view and the required large temperature range, a cooled medium-wave in-frared optical system is designed based on athermalization and the comprehensive evaluation method of stray radiation based on noise equivalent temperature difference. The optical system consists of 6 lenses and 1 fil-ter with working wavelength of 3.7−4.8 μm, F-number 2.5, focal length 62.5 mm, and field of view 14.36°×10.87°, respectively. The pixel resolution of the medium-wave cooled detector is 640×512. By using a combination of silicon and germanium materials and reasonably distributing the optical power, achromatic aberration and athermalization designs are realized. Through cold reflection optimization and cold aperture matching, stray radiation noise in the system is well-suppressed. By a bit of aspheric optimization, higher-or-收稿日期：2022-09-28；修订日期：2022-11-02基金项目：高分辨率对地观测系统重大专项（民用部分）Supported by Major Projects for High Resolution Earth Observation System (Civilian Part)第 16 卷　第 4 期中国光学（中英文）Vol. 16　No. 42023年7月Chinese OpticsJul. 2023der aberrations are corrected based on the requirements. The results show that the imaging quality of the op-tical system is stable and good in the temperature range of −55~+70 °C.Key words: medium wave infrared；cooled detector；athermalization；cold reflection1 引　言森林是地表最重要的生态系统，基于飞艇机载的大视场中波红外成像系统是森林监测的重要工具。

大面阵中波红外连续变焦光学系统设计

大面阵中波红外连续变焦光学系统设计
骆守俊;何伍斌;李文虎;徐明轩
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2012(020)010
【摘要】针对制冷式大面阵640×512凝视焦平面阵列探测器,设计了一套中波红外连续变焦光学系统.该系统由变焦系统和二次成像系统构成,包括7片透镜和2个反射镜组成的折叠光路.首先,根据变焦原理和专业光学设计软件给出了系统结构及其参数.然后,分析了系统的像质和冷反射效应.最后,验证了系统的性能指标.结果表明:该系统可以实现50～500 mm的连续变焦,变焦过程中目标景物始终清晰可见;系统在耐奎斯特频率处的全视场光学传递函数大于0.35,全视场畸变小于2％,无冷反射现象;具有分辨率高、热灵敏度高、像质好、变焦轨迹平滑等特点,基本满足设计要求.
【总页数】6页(P2117-2122)
【作者】骆守俊;何伍斌;李文虎;徐明轩
【作者单位】华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计 [J], 顾宪松
2.大靶面中波红外连续变焦光学系统设计 [J], 吴海清;李同海;赵新亮;曾宪宇;王朋
3.小型化大面阵非制冷红外连续变焦光学系统设计 [J], 吴海清; 王朋
4.机载小型化中波红外连续变焦光学系统设计 [J], 吴海清;王玮超
5.80倍中波红外连续变焦光学系统设计 [J], 杨明洋;杨洪涛;曲锐;梅超;周祚峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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第41卷第6期红外与激光工程2012年6月Vol.41No.6Infrared and Laser Engineering Jun.2012大视场凝视型红外共形光学系统设计姜洋1,2，孙强1，孙金霞3，刘英1，李淳1，王健1，杨乐1,2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.中国空空导弹研究院，河南洛阳471009)摘要：为提高导弹整流罩气动性能，增强导引头系统稳定性，增大观察视场，完成了共形整流罩结合红外鱼眼镜头的新型红外凝视成像导引头光学系统设计。

光学系统采用的椭球形共形整流罩将反远距结构与f-θ成像相结合，通过控制像方视场角提高像面照度的均匀性。

对不同结构共形系统的像差特性进行了分析。

光学系统解决了大视场光阑像差问题，最终获得±90°的无渐晕观察视场，其冷光阑效率为100%，全视场MTF在15lp/mm处均大于0.5，点斑均方根半径小于30μm，在半径为50μm 圆内能量集中度为93%以上，像面相对照度高于85%，满足大视场光学系统的成像要求。

关键词：光学系统设计；共形光学；红外成像制导；鱼眼镜头中图分类号：TN216文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)06-1575-06Design of infrared staring conformal optical system with widefield of viewJiang Yang1,2,Sun Qiang1,Sun Jinxia3,Liu Ying1,Li Chun1,Wang Jian1,Yang Le1,2(1.Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130033,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China;3.China Airborne Missile Academy,Luoyang471009,China)Abstract:In order to optimize the aerodynamic performance of missile domes,enhance the stability and enlarge the FOV,an infrared staring imaging seeker combining the conformal dome and infrared fisheye lens was designed.The solution used an ellipsoidal conformal dome,inverted telephoto lens and f-θlens.Uniform illumination was realized through managing the imaging angle and pupil aberrations.Aberration characteristics of conformal dome were analyzed.The pupil aberrations at large FOV were solved.An optical system with±90°unvignetted FOR,100%cold stop efficient was designed.The MTF is higher than0.5at the spatial frequency of15lp/mm across the entire field.The RMS radiuses of spot diagram are less than 30μm;the geometric encircled energy is above93%in50μm range;the relative illumination is above85% at margin FOV.The specifications can meet the requirements of the wide field systems.Key words:optical system design;conformal optics;infrared imaging guidance;fisheye lens收稿日期：2011-10-05；修订日期：2011-12-03基金项目：国家自然科学基金(60977001)；国家863计划(2007AA122110)作者简介：姜洋(1984-)，男，博士生，主要从事光学系统设计等方面的研究。

Email:le_zhi@导师简介：孙强(1971-)，男，研究员,博士生导师，博士，主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。

Email:sunq@红外与激光工程第41卷0引言红外成像制导是利用目标与背景间的光谱辐射差异获取目标图像来实现目标的识别。

制导精度高、抗干扰能力强，是当代精确制导技术发展的重点。

整流罩位于导弹的最前端，为导引头的光学窗口。

传统的整流罩形状为旋转对称的半球形，相应的导引头光学系统设计较为简单。

但是球形罩在导弹高速飞行时空气阻力较大，限制了导弹的作战性能。

其后出现了用流线型的外表面代替球面的整流罩，改善了空气动力学性能，这种优先考虑气动性能的整流罩称为共形整流罩(Conformal dome)。

美国国防部高级研究计划局于1998年联合多所大学与公司成立了精密共形光学技术(PCOT)合作组织，对椭球形整流罩的光学像差特性、像差校正结构、加工制造及检测等做了大量的研究，验证了其可行性，并将其应用到武器系统中[1]。

与球形罩相比，共形整流罩不但能够减小空气阻力，有效抑制湍流，减小气动加热、气动光学效应对成像质量的影响，还可以获得大于90°的无渐晕视场。

目前，普遍使用的万向支架式导引头通常采用折反式光学系统，瞬时视场很小。

共形整流罩在非零度视场时失去了旋转对称性，从而引入随扫描视场变化的动态像差，需要额外的像差补偿结构[1-4]。

校正结构的引入不但限制了观察视场的大小，而且增加了导引头的设计及装调难度。

小视场扫描需要足够时间对目标空域进行搜索，目标定位精度受到机械结构的制约。

采用凝视成像的捷联式导引头直接固定在弹体上，若视场足够大可对前方全空域目标进行实时成像。

与扫描成像相比，光学系统不再依赖于机械扫描，系统结构简单、紧凑，可以增加探测器的积分时间，并能同时处理多个目标[4]。

捷联式结构有利于提高红外成像导引头的抗过载能力[5]，导弹的机动性能可以进一步提高。

文中给出大视场凝视成像导引头结合共形整流罩的具体设计实例，将扫描结构与凝视结构共形系统的像差特性进行了对比分析。

针对红外成像制导系统特点，探讨了系统初始结构等具体设计问题。

系统采用的大视场捷联式结构性能稳定，能够满足高速高机动性目标的侦测需求。

1系统结构系统结构如图1所示，光线经共形整流罩进入导引头镜片组，成像于焦平面阵列(FPA)。

图1共形光学系统示意图Fig.1Layout of the conformal optical system整流罩的径长比是影响其气动性能的重要参数，定义为外表面顶点到对称中心的长度和其口径大小之比，如图2所示。

传统的半球形罩的径长比为0.5。

整流罩的径长比越大，其空气阻力越小。

权衡罩外表面的气动性能与光学成像质量，系统选用径长比为1、外表面口径为127mm[6]的椭球形整流罩[7]。

考虑到导引头工作波段、材料透过率、加工难度等因素，材料选用MgF2晶体。

图2径长比Fig.2Fineness ratio导引头为全视场180°的鱼眼镜头。

鱼眼镜头的视场角较大，焦距很短，为获得更大的工作距离，初始结构必须选择反远距结构。

将负光焦度透镜组作为前组，正光焦度透镜组作为后组，使整个系统的后主面向后移出物镜外[8]。

采用反远距结构的系统最终工作距离达到20.53mm，为探测器制冷留有足够的空间。

导引头第一片透镜为大光焦度的弯月形负透镜，作为反远距结构的前组。

负透镜尽可能弯向光1576第6期阑，以引入较大的光阑彗差，从而增大轴外视场的入射光瞳直径，有利于提高轴外像点的照度，改善像面照度分布均匀性[9]。

光线经由前组发散后进入第二片到第五片镜构成的后组，成像于焦平面上。

焦平面阵列选用国内外同类系统常用的HgCdTe 制冷探测器[10]。

在探测器前方设置冷光阑阻挡杂散热辐射。

导引头的光学系统为捷联式结构，直接固定在弹体上。

探测器根据实际像点的位置直接获取目标位置信息实现探测和跟踪。

系统半视场达90°，可对前方全空域实时成像。

系统的具体设计参数如表1所示。

表1光学系统参数Tab.1Parameters of the optical system2共形光学系统的像差特性对比分析采用理想近轴透镜替代整流罩后面的光学导引头进行建模，模拟万向支架式的共形光学系统。

如图3所示，导引头以入瞳中心为轴旋转，对0~90°目标空域扫描，利用出瞳面上不同观察视场的Zernike 多项式系数进行像差的分析。

图3万向支架式共形光学系统Fig.3Optical system of gimbaled conformal dome图4是0~90°观察视场整流罩的Zernike多项式系数拟合曲线。

Z5、Z8、Z9项分别为Zernike多项式图4共形整流罩的全视场Zernike多项式系数曲线Fig.4Zernike polynomial coefficients for conformal dome of all regards系数的第5、8、9项，对应代表光学系统的三级像散、彗差和球差。

从图中可以看出，像差为随视场变化的动态像差，像散对该系统成像性能的影响最为显著。

像散和彗差的大小与光阑位置有关，设入瞳距整流罩顶点距离为L p。

如图5所示，将L p为20mm，30mm 和50mm时的Z5曲线进行比较，可以看出，像散大小随节点位置的选择不同而不同。

通常采用的校正结构仅能对某一固定节点位置校正像差。

装调不当和使用过程中的节点偏差，都会对像质产生重大影响。

图5不同节点位置处的像差Z5曲线比较Fig.5Aberrations Z5comparison of different gimbal points图6为凝视结构的共形光学系统示意图。