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中波红外长焦距折反光学系统设计

虞林瑶 魏群 张天翼 王超 韩景壮 朱瑞飞 宋宝奇 贾宏光

虞林瑶, 魏群, 张天翼, 王超, 韩景壮, 朱瑞飞, 宋宝奇, 贾宏光. 中波红外长焦距折反光学系统设计[J]. 中国光学, 2015, 8(2): 234-240. doi: 10.3788/CO.20150802.0234
引用本文: 虞林瑶, 魏群, 张天翼, 王超, 韩景壮, 朱瑞飞, 宋宝奇, 贾宏光. 中波红外长焦距折反光学系统设计[J]. 中国光学, 2015, 8(2): 234-240. doi: 10.3788/CO.20150802.0234
YU Lin-yao, WEI Qun, ZHANG Tian-yi, WANG Chao, HAN Jing-Zhuang, ZHU Rui-fei, SONG Bao-qi, JIA Hong-guang. Design of long focal infrared catadioptric optical system for multi-guided system[J]. Chinese Optics, 2015, 8(2): 234-240. doi: 10.3788/CO.20150802.0234
Citation: YU Lin-yao, WEI Qun, ZHANG Tian-yi, WANG Chao, HAN Jing-Zhuang, ZHU Rui-fei, SONG Bao-qi, JIA Hong-guang. Design of long focal infrared catadioptric optical system for multi-guided system[J]. Chinese Optics, 2015, 8(2): 234-240. doi: 10.3788/CO.20150802.0234

中波红外长焦距折反光学系统设计

doi: 10.3788/CO.20150802.0234
基金项目: 装备预研基金资助项目(No.51301060207)
详细信息
    通讯作者:

    虞林瑶(1987—),男,江苏镇江人,研究实习员,2011年于哈尔滨工业大学获得硕士学位,主要从事光学技术、红外系统方面的研究。E-mail:yulinyao87@163.com

  • 中图分类号: TN215;TH691.9

Design of long focal infrared catadioptric optical system for multi-guided system

  • 摘要: 针对多模制导中长焦距红外光学系统结构紧凑及宽温度范围热稳定性的要求,设计了一种中波红外折反光学系统。该系统根据其它模式制导的要求,采用固定焦距和口径的主镜,通过二次成像,在保持长焦距的同时减小了透镜的口径,降低了到达中继成像系统主光线的高度,同时也降低了制造成本。设计了波长为3.7~4.8 μm、焦距<em>f</em>为300 mm、<em>F</em>数为2的中波红外成像系统。结果表明,该系统结构紧凑像质优良,各视场光学传递函数均大于0.6,接近衍射极限,并且在-50~70℃可实现光学被动消热差。针对该光学系统进行了公差分析并提出了抑制杂散辐射的方法,该系统满足实际加工和应用需求。
  • 图  1  二次成像折返结构

    Figure  1.  Relay imaging system

    图  2  光学系统结构图

    Figure  2.  Configuration of optical system

    图  3  20 ℃时的传递函数曲线

    Figure  3.  Modulation transfer function at the temperature of 20 ℃

    图  4  -50 ℃时的传递函数曲线

    Figure  4.  Modulation transfer function at the temperature of -50 ℃

    图  5  70 ℃时的传递函数曲线

    Figure  5.  Modulation transfer function at the temperature of 70 ℃

    图  6  20 ℃时的能量包围曲线

    Figure  6.  Energy encircle curve at the temperature of 20 ℃

    图  7  20 ℃蒙特卡洛仿真分析后的MTF曲线

    Figure  7.  MTF curve after Ment-Karol simulation at the temperature of 20 ℃

    图  8  Lighttools光线追迹图

    Figure  8.  Ray trace based on Lighttools

    表  1  常见红外材料的消热差和消色差系数

    Table  1.   Coefficients of athermalization and achromatism of common infrared materials

    材料折射率(10 μm)P/10-6θ/10-3
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    表  2  光学系统参数

    Table  2.   Parameters of optics system

    波段/μm焦距/mm视场2ω/(°)相对口径
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    表  3  公差分布表

    Table  3.   Distribution of tolerance data

    面形3(光圈)表面偏心1~2±0.01 mm
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  • [1] [1] 薛慧.红外搜索与跟踪系统中光学系统的设计[J].光学学报,2010,30(8):2383-2386. XUE H. Optical design of infrared search and trace system[J]. Acta Optica Sinica,2010,30(8):2383-2386.(in Chinese)
    [2] [2] 骆守俊.大面阵中波红外连续变焦光学系统设计[J].光学精密工程,2012,20(10):2117-2123. LUO SH J. Design of middle infrared continuous zoom optical system with a large FPA[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(10),2117-2123.(in Chinese)
    [3] [3] 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. PAN J H. The methodic design of the IR imaging system with large aperture[J]. Acta Optica Sinica,2003,23(12):1475-1478.(in Chinese)
    [4] [4] 赵文才,马军.双向大视场消畸变低温红外目标模拟光学系统设计[J].光学精密工程,2012,20(12):2619-2625. ZHAO W C,MA J. Design of cryogenic infrared target simulation system with bidirectional and wide field for eliminating distortion[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(12):2619-2625.(in Chinese)
    [5] [5] 虞林瑶,魏群.一体式紧凑型折反光学系统设计[J].光学精密工程,2013,21(3):561-566. YU L Y,WEI Q. Design of compact integer structure of two-mirror system[J]. Opt. Precision Eng.,2013,21(3):561-566.(in Chinese)
    [6] [6] 项建胜,潘国庆,张运强.应用于空空导弹的二次成像折反式红外光学系统的设计[J].红外技术,2011,33(8):457-459. XIANG J SH,PAN G Q,ZHANG Y Q. The design of reflect and refractive reimaging infrared optic system used in air-to-air missile[J]. Infrared Technology,2011,33(8):457-459.(in Chinese)
    [7] [7] 熊衍建,吴晗平,吕照顺.军用红外光学系统性能及其结构形式技术分析[J].红外技术,2010,32(12):688-695. XIONG Y J,WU H P,LV ZH SH. Performance and structural form analysis of military infrared optical system[J]. Infrared Technology,2010,32(12):688-695.(in Chinese)
    [8] [8] 董科研,王健,孙强.机载双视场中波红外光学系统优化设计[J].中国光学,2012,5(6):596-601. DONG K Y,WANG J,SUN Q. Design of an airborne dual field-of -view middle wave infrared optical system[J]. Chinese Optics,2012,5(6):596-601.(in Chinese)
    [9] [9] 刘洋,安晓强,邓键.制冷型红外光学系统温栏杂散辐射分析及消除方法[J].应用光学,2012,33(1):186-190. LIU Y,AN X Q,DENG J. Removal of stray radiation from warm shields in cooled infrared optical systems[J]. Opt. Precision Eng.,2012,33(1):186-190.(in Chinese)
    [10] [10] 赵楠,薛育,王晶.利用蒙特卡洛法分析红外光学系统的杂散辐射[J].中国光学与应用光学,2010,3(6):665-670. ZHAO N,XUE Y,WANG J. Analysis of stray radiation from infrared optical system with Monte-Carlo method[J]. Chinese J.Optics and Applied Optics,2010,3(6):665-670.(in Chinese)
    [11] [11] 牛金星,周仁魁,刘朝晖,等.红外探测系统自身热辐射杂散光的分析[J].光学学报,2010,30(8):2267-2271. NIU J X,ZHOU R K,LIU ZH H,et al.. Analysis of stray light caused by thermal radiation of infrared detection system[J]. Acta Optica Sinica,2010,30(8):2267-2271.(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-17
  • 录用日期:  2015-01-15
  • 刊出日期:  2015-04-25

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