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红外光学系统无热化设计的途径 被引量：46
1
作者 吴晓靖 孟军和 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期572-576,共5页
介绍了目前国内常用的主动式无热化技术和国外已成功采用的被动式无热化技术的原理。根据国内的加工工艺水平,分别从3个角度:球面系统光学材料匹配;引入非球面;使用简单的机械辅助结构讨论了从国外引进被动式无热化技术的可能性。经实... 介绍了目前国内常用的主动式无热化技术和国外已成功采用的被动式无热化技术的原理。根据国内的加工工艺水平,分别从3个角度:球面系统光学材料匹配;引入非球面;使用简单的机械辅助结构讨论了从国外引进被动式无热化技术的可能性。经实例设计和大量数据分析得出结论。另外还介绍了目前国内适用于热成像的红外光学材料。 展开更多
关键词 红外光学系统 热效应 无热化 非球面 凸轮
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红外光学系统无热化设计与变焦距镜头的关系 被引量：28
2
作者 吴晓靖 孙赤全 孟军和 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期249-252,共4页
建立了红外光学系统无热化设计与变焦距镜头的关系 ,即可把红外光学系统无热化设计过程看成是广义变焦过程。介绍了设计广义变焦距镜头的过程 ,并进行了相关的理论推导。设计广义变焦距镜头的过程可分为以下四个步骤 :(1)在常温下满足... 建立了红外光学系统无热化设计与变焦距镜头的关系 ,即可把红外光学系统无热化设计过程看成是广义变焦过程。介绍了设计广义变焦距镜头的过程 ,并进行了相关的理论推导。设计广义变焦距镜头的过程可分为以下四个步骤 :(1)在常温下满足像质要求的系统内设定变焦位置 ;(2 )建立不同温度状态下的玻璃库 ;(3)建立不同变焦位置的联系 ;(4)温度分析与加入消除热效应因素。 展开更多
关键词 红外光学系统 热效应 无热化 变焦距 非球面
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大相对孔径紧凑型无热化红外光学系统设计 被引量：27
3
作者 曲贺盟 张新 +1 位作者 王灵杰 张继真 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期201-208,共8页
根据目前搜索和跟踪系统要求其红外成像光学系统具有高成像质量、超轻小型化和高温度适应性的特点。采用折反射式光学系统结构形式,基于J-T制冷型320×320凝视焦平面阵列探测器,设计了一种大相对孔径紧凑型无热化红外光学系统,光学... 根据目前搜索和跟踪系统要求其红外成像光学系统具有高成像质量、超轻小型化和高温度适应性的特点。采用折反射式光学系统结构形式,基于J-T制冷型320×320凝视焦平面阵列探测器,设计了一种大相对孔径紧凑型无热化红外光学系统,光学系统远摄比达到0.6。采用光学被动消热差方法进行设计,使该系统在-40℃～60℃温度范围内实现了无热化。同时采用杂散辐射分析软件对系统进行杂散辐射分析,提出合理杂辐射抑制方案,给出了完整的光学系统设计。结果表明,光学系统在不同温度环境下所有视场的调制传递函数(MTF)(17lp/mm)均接近衍射极限,80%的能量集中在1个像元内,且具有结构紧凑、体积小等优点,可满足搜索和跟踪红外光学系统的使用要求。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 折反射式光学系统 无热化 杂散辐射
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红外光学系统的无热化设计 被引量：24
4
作者 孟庆超 潘国庆 +1 位作者 张运强 姜成舟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S2期723-727,共5页
介绍了无热化在红外光学系统中的作用和意义,分析了温度对红外光学系统的影响,描述了目前无热化设计的方法。采用了常用的光学材料和球面透镜实现了无热化设计,试验证明了光学系统在-45^+60℃范围内保持良好成像。
关键词 无热化 红外光学系统 成像质量
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主动补偿无热化技术在机载红外光学系统中的应用 被引量：23
5
作者 沈宏海 王国华 +3 位作者 丁金伟 王灵杰 撖芃芃 李永刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期593-601,共9页
为了提高机载红外光学系统的环境适应性,分析了温度对光学系统的影响,比较了各种无热化补偿措施的优缺点。对提出的红外光学系统的结构形式、无热化补偿量进行了研究。首先,根据该系统无热化补偿的特点确定了主动无热化补偿的技术路线... 为了提高机载红外光学系统的环境适应性,分析了温度对光学系统的影响,比较了各种无热化补偿措施的优缺点。对提出的红外光学系统的结构形式、无热化补偿量进行了研究。首先,根据该系统无热化补偿的特点确定了主动无热化补偿的技术路线。接着,指出常规的凸轮-电位计检调焦机构无法满足要求,确定了以高精度步进电机为执行元件的方案。然后,针对该方法存在丢步的问题,引入线性霍尔元件作为位置反馈元件,采用局部拟合的方法实现了高精度无热化补偿。最后,介绍了该镜头的变倍及无热化补偿机构的实现方法。实验数据表明,此方案的补偿精度可以达到0.02mm,实现了红外光学系统在全温度范围内MTF下降到0.05以内。该方法基本满足两档变倍红外光学系统在全温度范围内的性能要求。 展开更多
关键词 红外光学系统 无热化 主动补偿
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红外无热化混合光学系统设计 被引量：17
6
作者 温彦博 白剑 +1 位作者 侯西云 杨国光 《光学仪器》 2005年第5期82-86,共5页
分析了衍射光学元件在红外折/衍混合光学系统中特殊的热差特性,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并制成了3μm^5μm波段上适用于-45℃~60℃的红外无热化混合光学系统,且给出了测试结果。线扩散函数在80%能量内的光斑大小... 分析了衍射光学元件在红外折/衍混合光学系统中特殊的热差特性,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并制成了3μm^5μm波段上适用于-45℃~60℃的红外无热化混合光学系统,且给出了测试结果。线扩散函数在80%能量内的光斑大小为33μm,接近一个像元的大小。温度测试结果表明,该系统在要求的较宽工作温度范围内性能稳定,像质优良,而且体积小,重量轻,结构简单。 展开更多
关键词 衍射光学元件 无热化 红外混合光学系统
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高速切换紧凑型双视场无热化红外光学系统设计 被引量：20
7
作者 曲贺盟 张新 《中国光学》 EI CAS 2014年第4期622-630,共9页
采用透射二次成像光学系统结构形式,实现了远射比为1,F数为1.67,变倍比为4.6的红外双视场光学系统设计。采用光学元件切换变倍方式,配合电磁阀切换机构实现了60 ms的变倍速率;采用光学被动补偿方式,通过适当的光学和结构材料匹配,实现了... 采用透射二次成像光学系统结构形式,实现了远射比为1,F数为1.67,变倍比为4.6的红外双视场光学系统设计。采用光学元件切换变倍方式,配合电磁阀切换机构实现了60 ms的变倍速率;采用光学被动补偿方式,通过适当的光学和结构材料匹配,实现了-40^+50℃无热化设计。设计结果表明:光学系统在不同温度下各视场调制传递函数在特征频率为20 lp/mm时接近衍射极限,空间排布紧凑,视场切换速度快,该双视场红外光学系统满足应用需求。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 双视场 无热化 电磁驱动
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使用简单机械结构实现红外光学系统无热化 被引量：20
8
作者 吴晓靖 孟军和 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期391-393,405,共4页
为了介绍简单机械结构实现红外光学系统无热化的原理和方法,首先简单比较了国内外进行红外光学系统无热化设计的三种方法,然后给出了在红外3～5μm波段、3°视场范围和-40～60℃工作温度范围下经过无热化设计后的系统设计结果。结... 为了介绍简单机械结构实现红外光学系统无热化的原理和方法,首先简单比较了国内外进行红外光学系统无热化设计的三种方法,然后给出了在红外3～5μm波段、3°视场范围和-40～60℃工作温度范围下经过无热化设计后的系统设计结果。结果表明,使用简单机械结构,不仅能在较大视场和较宽的工作温度范围内获得接近衍射极限的成像质量,而且系统结构简单,工作可靠。 展开更多
关键词 红外光学系统 无热化 热膨胀 凸轮
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中波红外光学系统无热化设计 被引量：16
9
作者 杨长城 李升辉 《光学与光电技术》 2006年第6期28-31,共4页
分析了光学被动式无热化设计的原理,介绍了衍射元件的温度特性和色散特性,讨论了折射系统和折／衍混合系统的无热化设计的方法,并根据该方法设计了3．7～4．8μm波段的折射系统和折／衍混合系统。设计结果表明,这些系统在—30～70℃温... 分析了光学被动式无热化设计的原理,介绍了衍射元件的温度特性和色散特性,讨论了折射系统和折／衍混合系统的无热化设计的方法,并根据该方法设计了3．7～4．8μm波段的折射系统和折／衍混合系统。设计结果表明,这些系统在—30～70℃温度范围内成像质量接近衍射极限,满足高精度红外系统的技术要求。 展开更多
关键词 衍射光学 无热化 折/衍混合光学系统
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长波红外连续变焦光学系统设计 被引量：18
10
作者 杨乐 孙强 +3 位作者 王健 郭帮辉 刘英 李淳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期999-1004,共6页
针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二... 针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二次成像系统和一个反射镜构成,具有100%冷光阑效率。工作波段为8.7～11.7μm,F#为2.0,变焦范围30～300 mm,工作温度-30～50℃,在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围和温度范围内MTF>0.45,接近衍射极限。具有像质好、分辨率高、结构紧凑、质量轻便等优点。 展开更多
关键词 连续变焦 红外光学系统 无热化 冷反射效应
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大相对孔径宽光谱星敏感器光学镜头设计 被引量：18
11
作者 孟祥月 王洋 +2 位作者 张磊 付跃刚 顾志远 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期182-189,共8页
为了提高星敏感器相对孔径,拓宽探测光谱范围,文中通过探测器灵敏度模型的计算,确定了星敏感器光学系统的设计参数,进而设计了一款基于卫星平台的星敏感器光学镜头。该镜头由7片球面透镜组成,光谱范围为500~800 nm,焦距为50 mm,相对孔径... 为了提高星敏感器相对孔径,拓宽探测光谱范围,文中通过探测器灵敏度模型的计算,确定了星敏感器光学系统的设计参数,进而设计了一款基于卫星平台的星敏感器光学镜头。该镜头由7片球面透镜组成,光谱范围为500~800 nm,焦距为50 mm,相对孔径为1/1.25,视场角为8.45°×8.45°(对角线视场角为11.96°),总长83.33 mm。镜头采用像方远心光路,减小了因像面离焦及其他因素引起的测量误差。优化后的镜头畸变小于0.5%,质心色偏差控制在±2μm内,能量集中度(3×3像元内)大于80%,最大倍率色差为-0.073μm,轴外视场的弥散斑能量集中度和轴上视场基本一致。对比不同温度下的光学系统,焦距变化量很小,验证了无热化设计要求,镜头的成像质量良好。 展开更多
关键词 光学设计 星敏感器 大相对孔径 宽光谱 像方远心 无热化
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无热化双视场红外光学系统的设计 被引量：17
12
作者 张良 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期566-568,574,共4页
介绍了一种无热化双视场红外光学系统的光学设计,给出了系统的主要技术指标和要求,说明了系统的设计原理和实现方法。利用变焦原理和折衍混合系统无热化设计技术,仅用7个光学元件实现了双视场、无热化红外光学系统的设计,并且系统中只利... 介绍了一种无热化双视场红外光学系统的光学设计,给出了系统的主要技术指标和要求,说明了系统的设计原理和实现方法。利用变焦原理和折衍混合系统无热化设计技术,仅用7个光学元件实现了双视场、无热化红外光学系统的设计,并且系统中只利用1个透镜的轴向移动,实现了双视场转换。给出了系统的仿真和像质评价结果。 展开更多
关键词 无热化 双视场 红外 像质评价
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中波红外长焦距折反光学系统设计 被引量：17
13
作者 虞林瑶 魏群 +5 位作者 张天翼 王超 韩景壮 朱瑞飞 宋宝奇 贾宏光 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第2期234-240,共7页
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... 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—4．8μm、焦距．厂为300mim、F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。 展开更多
关键词 红外光学系统 折反系统 无热化
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3.7μm～4.8μm波段折/衍混合红外光学系统的无热化设计 被引量：15
14
作者 沈良吉 冯卓祥 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期683-687,共5页
研究了混合式红外光学系统的光学无热化设计方法,在设计中引入了热差互补的设计思想,将无热化应满足的设计方程作为CODEⅤ中优化的约束条件,设计出工作于3.7μm^4.8μm波段、F/#为2、视场角为±5°、焦距为70 mm的具有100%冷屏... 研究了混合式红外光学系统的光学无热化设计方法,在设计中引入了热差互补的设计思想,将无热化应满足的设计方程作为CODEⅤ中优化的约束条件,设计出工作于3.7μm^4.8μm波段、F/#为2、视场角为±5°、焦距为70 mm的具有100%冷屏效率的折/衍混合式消热差物镜。该系统在-40℃~60℃温度范围内成像质量接近衍射极限,可供像元大小为15μm的高分辨率致冷型凝视焦平面探测器使用。 展开更多
关键词 无热化 红外光学系统 折/衍混合光学系统系统
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光学系统无热化设计在空空导弹上的应用研究 被引量：12
15
作者 张运强 《航空兵器》 2006年第3期27-29,36,共4页
介绍了光学系统无热化设计的必要性,以及国内外常用的光学系统主动式无热化技术、被动式无热化技术的原理和特点。结合空空导弹光学系统的特点分析,并根据国内无热化技术的发展状况,提出了空空导弹光学系统引入双金属补偿式的无热化设... 介绍了光学系统无热化设计的必要性,以及国内外常用的光学系统主动式无热化技术、被动式无热化技术的原理和特点。结合空空导弹光学系统的特点分析,并根据国内无热化技术的发展状况,提出了空空导弹光学系统引入双金属补偿式的无热化设计的方法。 展开更多
关键词 无热化 光学系统 空空导弹 热效应
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大相对孔径、长焦距的紫外告警光学系统设计 被引量：14
16
作者 曹桂丽 刘芳芳 +2 位作者 贾永丹 张倩 徐崇斌 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第12期186-189,共4页
利用ZEMAX软件设计了一款大相对口径、长焦距的远心紫外告警光学系统。光学系统包含6片球面透镜,总长约为154mm。其中光学系统焦距为100mm,相对孔径为1∶2,视场角为10°。采用具有负折射率温度系数的CaF2作为负透镜进行热补偿。结... 利用ZEMAX软件设计了一款大相对口径、长焦距的远心紫外告警光学系统。光学系统包含6片球面透镜,总长约为154mm。其中光学系统焦距为100mm,相对孔径为1∶2,视场角为10°。采用具有负折射率温度系数的CaF2作为负透镜进行热补偿。结果表明:在-10~40℃内各视场平均光学调制传递函数在10lp/mm处高于0.4,最大点列图方均根半径小于50μm。该系统具有成像质量好、结构紧凑、温度适应范围广的特点,适用于紫外告警相机。 展开更多
关键词 光学设计 大相对口径 无热化 紫外告警
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中波红外无热化镜头的设计与制造 被引量：13
17
作者 李荣刚 刘琳 +1 位作者 张兴德 黄和平 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期653-655,共3页
无热化技术是保证工作在非设计温度下光学仪器性能的关键所在。与主动无热化技术和光学被动无热化技术相比,机械被动无热化技术在红外光学系统消热设计中具有一定的优势。在光学、机械仿真的基础上,镜头采用高膨胀系数的塑形材料以及合... 无热化技术是保证工作在非设计温度下光学仪器性能的关键所在。与主动无热化技术和光学被动无热化技术相比,机械被动无热化技术在红外光学系统消热设计中具有一定的优势。在光学、机械仿真的基础上,镜头采用高膨胀系数的塑形材料以及合理的结构设计实现了无热化设计与制造。测试与试验表明,该镜头在-40℃^+60℃工作温度范围内具有良好的成像质量。 展开更多
关键词 成像光学 红外镜头 光学设计 无热化
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宽温度范围的深紫外光学系统无热化设计 被引量：12
18
作者 高旭东 崔庆丰 +3 位作者 郑汉青 胡洋 孙林 王琦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期148-156,共9页
环境温度的变化会引起光学系统产生热离焦现象,导致系统像质不稳定。由于材料的限制,在深紫外波段内,光学系统的无热化设计过程和结果十分复杂。因此,提出了拆分设计和单层衍射光学元件相结合的方法实现深紫外光学系统的无热化设计。该... 环境温度的变化会引起光学系统产生热离焦现象,导致系统像质不稳定。由于材料的限制,在深紫外波段内,光学系统的无热化设计过程和结果十分复杂。因此,提出了拆分设计和单层衍射光学元件相结合的方法实现深紫外光学系统的无热化设计。该方法首先求解了消热差、消色差方程组,并用结果对深紫外光学系统进行拆分再组合,简化了无热化设计过程。然后在组合系统中加入单层衍射光学元件以简化设计结果。用该方法对焦距为110 mm,F数为3.5,温度为-60~100℃的深紫外侦察相机镜头进行无热化设计,得到的系统在奈奎斯特频率为18.5 lp/mm处,调制传递函数均大于0.65。结果表明,该方法能解决深紫外透射式光学系统在宽温度范围内的热离焦问题,同时能提升系统的光学性能。 展开更多
关键词 光学设计 拆分设计 深紫外波段 无热化 单层衍射光学元件
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双视场红外变焦镜头的无热化研究 被引量：10
19
作者 邓键 童卫红 +1 位作者 安晓强 王茜 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期133-137,共5页
研究了双视场红外变焦系统的光学被动消热差技术,通过理论分析温度变化对变焦光学系统性能的影响,推导出被动消热差公式。将热离焦和热色差作为两种附加的初级像差引入像差平衡关系式,可通过常规光学系统消像差的4种途径:分配光焦度、... 研究了双视场红外变焦系统的光学被动消热差技术,通过理论分析温度变化对变焦光学系统性能的影响,推导出被动消热差公式。将热离焦和热色差作为两种附加的初级像差引入像差平衡关系式,可通过常规光学系统消像差的4种途径:分配光焦度、有效匹配光学材料、改变透镜形状和引入非球面实现全被动补偿。在此基础上建立了一个通用模型,该系统有6片透镜、一个非球面,在-45℃～+55℃温度范围内的2个视场均具有较好的像质、冷反射和较宽松的公差特性。在该模型中适当引入衍射元件,可减少镜片,提高光学性能。 展开更多
关键词 红外变焦光学系统 光学补偿 无热化 光学设计
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紧凑型无热化非制冷红外光学系统设计 被引量：10
20
作者 曲贺盟 张新 +1 位作者 张继真 王灵杰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期216-222,共7页
随着非制冷红外探测器技术的快速发展，非制冷红外光学系统得到了广泛应用。为满足机载或弹载非制冷红外光学系统结构尺寸紧凑、相对孔径大、温度适应性强、杂散光抑制能力高的要求，采用折反射式二次成像光学系统结构形式，实现了远射... 随着非制冷红外探测器技术的快速发展，非制冷红外光学系统得到了广泛应用。为满足机载或弹载非制冷红外光学系统结构尺寸紧凑、相对孔径大、温度适应性强、杂散光抑制能力高的要求，采用折反射式二次成像光学系统结构形式，实现了远射比0．55，F数0．8的光学系统设计，同时采用光学被动补偿方式，通过适当的光学和结构材料匹配实现了-40℃～50℃无热化设计，并配合一次像面处视场光阑保证光学系统具有较高的杂散光抑制能力。给出了完整的光学系统设计，设计结果表明光学系统在不同温度下各视场调制传递函数接近衍射极限，空间排布紧凑。通过高低温成像实验，验证了该非制冷红外光学系统满足机载或弹载应用的环境要求。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 无热化 折反射式光学系统
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