留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

紧凑型长波红外光学系统无热化设计

米士隆,  牟达,  牟蒙

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2015 >  44(10): 3032-3036
米士隆, 牟达, 牟蒙. 紧凑型长波红外光学系统无热化设计[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3032-3036.
引用本文: 米士隆, 牟达, 牟蒙. 紧凑型长波红外光学系统无热化设计[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3032-3036.
shu
Mi Shilong, Mu Da, Mu Meng. Athermalization of a compact LWIR optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10): 3032-3036.
Citation: Mi Shilong, Mu Da, Mu Meng. Athermalization of a compact LWIR optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10): 3032-3036.
shu

紧凑型长波红外光学系统无热化设计

  • 1.

    长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022

基金项目: 

总装备部预研局项目

详细信息
    作者简介:

    米士隆(1988-),男,硕士生,主要从事现代光学设计方面的研究。Email:mishilong@163.com

  • 中图分类号: TN216

Athermalization of a compact LWIR optical system

  • 1.

    School of Opto-electrical Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

  • 摘要: 对于工作环境温度在-40~60℃之间的长波红外折射光学系统来说,由于红外光学材料受温度变化影响非常大,光学系统必须进行无热化设计。在介绍了无热化系统的种类,分析了温度变化对红外光学系统的影响基础之上,基于非制冷型焦平面探测器,设计了工作在长波红外8~12 m,F#为2,视场角为6.8的摄远型物镜系统。采用添加棱镜的方法,使系统在不添加特殊面型的情况下达到无热化的目的,同时使系统结构紧凑,摄远比达到0.69。透镜面型均为标准球面,利于加工、装调、检测。设计结果表明,光学系统的调制传递函数在每个规定温度下均能接近衍射极限,满足了设计要求。
    Abstract: Athermal design is necessary to design a LWIR optical system for working under temperature range of -40-+60℃, because the infrared optical materials could transform extremely with the change of temperature. On the basis of introduction of athermal system and analysis on the effects of optical elements, an infrared telephoto objective lens was designed in the way of optical passive compensating, which working waveband was 8-12 m long wave infrared band, F# was 2, the field of view was 6.8,uncooled focal plane array was adopted. A prism was added in the system to achieve athermalization and compact structure without adding a special surface, the telephoto ratio of this system was 0.69. All of the surfaces were designed to be standard sphere, which was of benefit to processing, alignment and testing. The result of design indicates that the optical transfer functions are close to the diffraction limit in the required temperature range and the design requirement is met.
  • [1] Wu Xiaojing, Meng Junhe. Approach of athermalizing infrared optical systems[J]. Infrared and Laser Engineering, 2003, 32(6):572-576.(in Chinese) 吴晓晴,孟军和.红外光学系统无热化设计的途径[J]. 红外与激光工程, 2003, 32(6):572-576.
    [2]
    [3]
    [4] Wu Xiaojing, Meng Junhe. Athermalizing infrared optical systems by using simple mechanical framework[J]. Infrared and Laser Engineering, 2005, 34(4):391-393.(in Chinese) 吴晓晴,孟军和.使用简单机械结构实现红外光学系统无热化[J]. 红外与激光工程, 2005, 34(4):391-393.
    [5]
    [6] Sun Qiang, Wang Zhaoqi, Li Fengyou, et al. Design on the athermal infrared diffractive/refractive optical system in 3.2-4.5 m[J]. Optics Precision Engineering, 2002, 10(2):121-125.(in Chinese) 孙强,王肇圻,李凤友,等.红外3.2~4.5 m波段折射/衍射光学系统的减热差设计[J]. 光学精密工程, 2002, 10(2):121-125.(in Chinese)
    [7]
    [8] Sun Jinxia, Liu Jianzhuo, Sun Qiang, et al. Athermal design for hybrid refractive/diffractive conformal optical system[J]. Optics Precision Engineering, 2010, 18(4):792-797.(in Chinese) 孙金霞,刘建卓,孙强,等.折/衍混合消热差共形光学系统的设计[J]. 光学精密工程, 2010, 18(4):792-797.
    [9] Wang Xuexin, Jiao Mingyin. Athermalization design for infrared optical systems[J]. Journal of Applied Optics, 2009, 30(1):129-133.(in Chinese) 王学新,焦明印.红外光学系统无热化设计方法的研究[J]. 应用光学, 2009, 30(1):129-133.
    [10]
    [11] Bai Yu, Liao Zhiyuan, Li Hua, et al. Application of the chalcogenide glass in modern infrared thermal imaging systems[J]. Chinese Optics, 2014, 7(3):449-455.(in Chinese) 白瑜,廖志远,李华,等.硫系玻璃在现代红外热成像系统中的应用[J]. 中国光学, 2014, 7(3):449-455.
    [12]
    [13] Chang Hong. Research on key techniques of thermo-optical stability for refractive infrared system[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2011.(in Chinese) 常虹.投射式红外系统热光学稳定性关键技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.
  • [1] 马德超, 朴明旭, 谢亚峰, 赵渊明, 牛群, 张承然, 王喆, 张博.  环形孔径折叠成像系统的光-数联合无热化设计（封面文章·特邀） . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20240013-1-20240013-9. doi: 10.3788/IRLA20240013
    [2] 钱壮, 莫言, 樊润东, 谈昊, 冀慧茹, 马冬林.  制冷型大面阵自由曲面离轴三反光学系统设计（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20230339-1-20230339-9. doi: 10.3788/IRLA20230339
    [3] 唐晗, 郑万祥, 曾兴容, 杨丹, 周春芬, 曹凌, 徐曼, 李洪兵, 杨开宇.  紧凑低成本非制冷长波红外连续变焦光学设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220607-1-20220607-11. doi: 10.3788/IRLA20220607
    [4] 杜伟峰, 王燕清, 郑循江, 吴永康, 谢廷安.  甚高精度微型星敏感器光学系统设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230104-1-20230104-10. doi: 10.3788/IRLA20230104
    [5] 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
    [6] 曲锐, 杨建峰, 曹剑中, 刘博.  水下大视场连续变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200468-1-20200468-7. doi: 10.3788/IRLA20200468
    [7] 曲锐, 郭惠楠, 曹剑中, 杨建峰.  可见-近红外无热化连续变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20210090-1-20210090-7. doi: 10.3788/IRLA20210090
    [8] 伍雁雄, 乔健, 王丽萍.  长焦距无热化星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200061-1-20200061-10. doi: 10.3788/IRLA20200061
    [9] 孟祥月, 王洋, 张磊, 付跃刚, 顾志远.  大相对孔径宽光谱星敏感器光学镜头设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718005-0718005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0718005
    [10] 王静, 吴越豪, 戴世勋, 徐铁峰, 木锐.  硫系玻璃在长波红外无热化连续变焦广角镜头设计中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 321001-0321001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0321001
    [11] 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
    [12] 李晓, 张瑞, 王志斌, 黄艳飞.  二维激光告警光学系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1806-1810.
    [13] 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.
    [14] 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.
    [15] 邹刚毅, 樊学武, 庞志海, 凤良杰, 任国瑞.  矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 569-573.
    [16] 许利峰, 张新, 蔡伟, 曲贺盟.  高变倍比全动型变焦距光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1748-1753.
    [17] 闫兴涛, 杨建峰, 薛彬, 马小龙, 赵意意, 卜凡.  Offner型成像光谱仪前置光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2712-2717.
    [18] 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.
    [19] 庞志海, 樊学武, 邹刚毅, 赵惠.  新型大视场无遮拦三反光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2449-2452.
    [20] 姜凯, 周泗忠, 李刚, 杨晓许, 赵睿, 张恒金.  折反式中波红外双视场变焦系统无热化设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 403-407.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  447
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  273
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-04
  • 修回日期:  2015-03-03
  • 刊出日期:  2015-10-25

紧凑型长波红外光学系统无热化设计

  • 1. 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
    • 作者简介:

    米士隆(1988-),男,硕士生,主要从事现代光学设计方面的研究。Email:mishilong@163.com

  • 收稿日期: 2015-02-04
  • 修回日期: 2015-03-03
  • 刊出日期: 2015-10-25
基金项目:

总装备部预研局项目

  • 中图分类号: TN216

摘要: 对于工作环境温度在-40~60℃之间的长波红外折射光学系统来说,由于红外光学材料受温度变化影响非常大,光学系统必须进行无热化设计。在介绍了无热化系统的种类,分析了温度变化对红外光学系统的影响基础之上,基于非制冷型焦平面探测器,设计了工作在长波红外8~12 m,F#为2,视场角为6.8的摄远型物镜系统。采用添加棱镜的方法,使系统在不添加特殊面型的情况下达到无热化的目的,同时使系统结构紧凑,摄远比达到0.69。透镜面型均为标准球面,利于加工、装调、检测。设计结果表明,光学系统的调制传递函数在每个规定温度下均能接近衍射极限,满足了设计要求。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (13)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计