环境温度对光学系统影响的研究及无热系统设计的现状与展望 被引量：53

1

作者 李林 王煊 《光学技术》 CAS CSCD 1997年第5期26-29,共4页

空间环境温度的变化对在空间环境下使用的光学系统影响很大。针对此类问题，近年来国外逐渐提出了“无热设计”的概念。本文分析了国内外在此领域的历史与现状，并介绍了国外典型的无热设计技术，同时也对我国在此领域的研究前景进行了... 空间环境温度的变化对在空间环境下使用的光学系统影响很大。针对此类问题，近年来国外逐渐提出了“无热设计”的概念。本文分析了国内外在此领域的历史与现状，并介绍了国外典型的无热设计技术，同时也对我国在此领域的研究前景进行了展望。 展开更多

关键词 环境温度 无热设计 光学设计 光学系统

原文传递

被动式红外光学系统无热设计 被引量：24

2

作者 奚晓 李晓彤 岑兆丰 《光学仪器》 2005年第1期42-46,共5页

围绕环境温度效应这一主题,着重分析了温度变化对光学材料折射率、光学元件的曲率半径和厚度以及光学元件之间的间隔等三方面的影响,并介绍了其解决方法,以无热技术来消除其产生的影响,从而使系统在要求的温度范围内保持良好的成像质量... 围绕环境温度效应这一主题,着重分析了温度变化对光学材料折射率、光学元件的曲率半径和厚度以及光学元件之间的间隔等三方面的影响,并介绍了其解决方法,以无热技术来消除其产生的影响,从而使系统在要求的温度范围内保持良好的成像质量。最后设计了一个适用于3μm～5μm波段的红外光学系统,采用光学被动式无热技术来消除温度效应对系统的影响。 展开更多

关键词 红外光学系统 温度效应 光学被动式 无热设计

下载PDF 职称材料

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

3

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

下载PDF 职称材料

弹载红外光学系统被动消热技术 被引量：18

4

作者 李婕 张志明 冯生荣 《红外技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期196-201,共6页

环境温度的变化对红外光学系统的影响很大,针对此类问题,分析了国内外典型的消热方法,比较其优缺点。根据弹载红外光学系统工作的特殊性,采用光学被动消热方法进行实例设计,得出了在-30℃～50℃范围内实现环境温度补偿的系统设计参数和... 环境温度的变化对红外光学系统的影响很大,针对此类问题,分析了国内外典型的消热方法,比较其优缺点。根据弹载红外光学系统工作的特殊性,采用光学被动消热方法进行实例设计,得出了在-30℃～50℃范围内实现环境温度补偿的系统设计参数和评价结果。所设计的结果结构简单可行,在要求的温度范围内性能稳定。 展开更多

关键词 红外光学系统 弹载 热技术 环境温度补偿 实例设计 评价结果 设计参数 性能稳定 温度范围 国内外 优缺点 特殊性

下载PDF 职称材料

实现消热差和消色差的折衍混合红外光学系统 被引量：14

5

作者 焦明印 冯卓祥 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期1226-1229,共4页

论述了利用衍射光学元件的环境温度特性实现光学系统消热差的原理和设计方法 ,给出了 8～ 12μm波段内、焦距 12 3mm、相对口径 1/ 2 .5在 2 0～ 5 0℃温度范围内实现消热差和消色差的折衍混合红外光学系统的设计和评价结果 ;叙述了用 N... 论述了利用衍射光学元件的环境温度特性实现光学系统消热差的原理和设计方法 ,给出了 8～ 12μm波段内、焦距 12 3mm、相对口径 1/ 2 .5在 2 0～ 5 0℃温度范围内实现消热差和消色差的折衍混合红外光学系统的设计和评价结果 ;叙述了用 NANOFORM2 5 0型金刚石微表面发生器在 Ge单晶平面基体上加工衍射元件的主要过程和测试结果 ;最后给出了在不同温度下用英国 展开更多

关键词 消热差 红外光学系统 衍射光学 消色差

原文传递

无热技术在光学系统中的应用 被引量：12

6

作者 奚晓 岑兆丰 李晓彤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期388-390,409,共4页

围绕环境温度对光学系统性能的影响及其解决方法,分析了温度效应的三个方面的因素:光学元件的折射率、曲率半径和中心厚度以及光学元件之间的空气间隔,并讨论了这三个因素与温度变化之间的关系。提出使用无热设计来消除温度效应对光学... 围绕环境温度对光学系统性能的影响及其解决方法,分析了温度效应的三个方面的因素:光学元件的折射率、曲率半径和中心厚度以及光学元件之间的空气间隔,并讨论了这三个因素与温度变化之间的关系。提出使用无热设计来消除温度效应对光学系统的影响,并且比较了当前三种无热技术之间的优缺点。最后给出了一个红外光学系统作为例子予以分析,在设计过程中使用了机械主动式无热技术,以补偿温度变化所产生的影响,通过比较使用无热设计前后系统的成像质量,说明了无热设计可以消除光学系统中温度效应的影响,使系统在较大的温度范围内保持较好的成像质量。 展开更多

关键词 光学系统 温度效应 无热技术

下载PDF 职称材料

光学被动式和机电式组合消热差方法的研究 被引量：10

7

作者 王学新 焦明印 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期354-359,共6页

为了解决机电式消热差中光学系统热差太大,透镜的移动不能补偿温度变化引起的像面漂移问题,提出光学被动式和机电式消热差相结合的无热设计方法。该方法先通过光学被动消热差方法得到合理的消热差透镜组合,使热差控制在较小的范围内;然... 为了解决机电式消热差中光学系统热差太大,透镜的移动不能补偿温度变化引起的像面漂移问题,提出光学被动式和机电式消热差相结合的无热设计方法。该方法先通过光学被动消热差方法得到合理的消热差透镜组合,使热差控制在较小的范围内;然后通过机电消热差的方法消除剩余热差。在(-40～60)℃温度范围内,利用该方法对波长为(7.5～10.5)μm的双视场红外光学系统进行无热化设计,借助传递函数(MTF)对设计结果进行评价,说明该设计在整个温度范围内满足系统像差要求。 展开更多

关键词 无热化设计 光学被动式消热差 机电式消热差

下载PDF 职称材料

红外7.5～10.5μm波段折射/衍射光学系统的消热差设计 被引量：7

8

作者 明景谦 金宁 +1 位作者 郭岚 冯生荣 《红外技术》 CSCD 北大核心 2006年第5期261-265,共5页

分析了衍射光学元件在红外折射/衍射混合光学系统中的消热差特性,设计了在红外7.5μm～10.5μm波段的红外折射/衍射混合消热差光学系统并进行了分析。设计结果表明,该系统在-40℃～60℃温度范围内不仅得到接近衍射极限的成像质量,而且... 分析了衍射光学元件在红外折射/衍射混合光学系统中的消热差特性,设计了在红外7.5μm～10.5μm波段的红外折射/衍射混合消热差光学系统并进行了分析。设计结果表明,该系统在-40℃～60℃温度范围内不仅得到接近衍射极限的成像质量,而且具有结构简单,体积小,重量轻的特点。 展开更多

关键词 衍射光学 消热差 红外混合光学系统

下载PDF 职称材料

红外折／衍混合光学系统无热化设计 被引量：6

9

作者 刘小波 杨洪波 +1 位作者 孙强 刘勺斌 《光电子技术》 CAS 2008年第2期120-122,138,共4页

论述了利用衍射元件实现光学系统消热差的原理和设计方法。利用衍射光学元件特殊的消热差和消色差特性，设计了8～12μm波段内，焦距为90mm，F／#为1.5，视场角为±2°，在-40-80℃温度范围内既消热差又消色差的折／衍混合红外... 论述了利用衍射元件实现光学系统消热差的原理和设计方法。利用衍射光学元件特殊的消热差和消色差特性，设计了8～12μm波段内，焦距为90mm，F／#为1.5，视场角为±2°，在-40-80℃温度范围内既消热差又消色差的折／衍混合红外光学系统，并给出了评价结果。该系统在工作温度范围内，成像质量接近衍射极限，适用于非制冷红外焦平面阵列热像仪上。 展开更多

关键词 红外光学系统 衍射光学 消热差 光学设计

下载PDF 职称材料

中波红外折衍光学系统消热差设计与杂光分析 被引量：6

10

作者 林福跳 刘朝晖 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期833-837,共5页

论述了红外折衍混合消热差光学系统的设计原理与方法,利用衍射光学元件特性进行消热差与色差,设计出工作波段为3.5μm^5.2μm、F数为2、焦距为100 mm、全视场角7,°具有100%冷屏效率的折衍混合消热差光学系统。对系统进行杂光分析,... 论述了红外折衍混合消热差光学系统的设计原理与方法,利用衍射光学元件特性进行消热差与色差,设计出工作波段为3.5μm^5.2μm、F数为2、焦距为100 mm、全视场角7,°具有100%冷屏效率的折衍混合消热差光学系统。对系统进行杂光分析,理想成像光线的像面辐照度为1.5×104W/m2,其他非成像光线的像面辐照度为2 W/m2。该系统在-50℃~80℃的温度范围内成像质量接近衍射极限,适用于像元尺寸为30μm、像元数320×256的致冷型红外焦平面阵列探测器。 展开更多

关键词 消热差 衍射光学 光学设计 中波红外

下载PDF 职称材料

五通道红外全景光学系统设计 被引量：5

11

作者 刘钧 李璟 高明 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期668-673,共6页

为了实现全景范围内的多目标跟踪搜索,克服连续捕获新目标时出现的低效、实时性差等缺点,提出了一种五通道红外全景系统设计方法。该方法利用空间分布5个视场大于90°的红外物镜与转向系统将五路光汇合成一路光,使用一个探测器代替... 为了实现全景范围内的多目标跟踪搜索,克服连续捕获新目标时出现的低效、实时性差等缺点,提出了一种五通道红外全景系统设计方法。该方法利用空间分布5个视场大于90°的红外物镜与转向系统将五路光汇合成一路光,使用一个探测器代替多个探测器接收方位和顶视的图像信息,实现了方位360°和顶视90°视场范围内的成像,同时降低了系统的设计成本,减小了系统体积。鉴于在环境温度-40~60℃之间工作的中波红外全景系统会由于温度变化而导致系统的成像质量变差,故采用光学被动式无热化设计,以消除温度效应对系统的影响,在给定的温度范围内,成像质量满足设计要求。 展开更多

关键词 红外全景系统 五通道 光学被动式 无热化设计

下载PDF 职称材料

可见光/中红外双波段位标指示器光学系统设计 被引量：5

12

作者 高明 张弓箭 吕宏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期469-474,共6页

针对制导领域目标干扰手段以及隐身水平不断提高的情况,结合可见光和中红外两个波段的特点,把两个波段两种寻的模式的位标指示器复合起来,设计了能够在双波段成像的位标指示器。该位标器采用共形整流罩来改善空气动力学性能,用Wasserman... 针对制导领域目标干扰手段以及隐身水平不断提高的情况,结合可见光和中红外两个波段的特点,把两个波段两种寻的模式的位标指示器复合起来,设计了能够在双波段成像的位标指示器。该位标器采用共形整流罩来改善空气动力学性能,用Wassermann-Wolf非球面和衍射元件来校正整流罩引入的像差。对于红外系统采用光学被动式消热差法,在-40～+65℃的温度范围进行热补偿。设计结果表明,2个子系统成像质量良好,组合系统体积小、重量轻,可昼夜全天候工作,提高了对目标的捕获、跟踪和识别能力。 展开更多

关键词 双波段 共形光学 Wassermann-Wolf非球面 消热差

下载PDF 职称材料

消热差大相对孔径中波红外望远物镜的研制 被引量：4

13

作者 刘琳 陈新华 沈为民 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期418-423,共6页

为满足低成本空间热成像系统重量轻、适应环境温度范围宽的要求,研制了消热差的大相对孔径中波红外望远物镜,其焦距为100mm,F数为1,全视场角为5°。物镜设计采用了匹兹伐结构型式,仅由两块硅(Si)透镜和一块锗(Ge)的折/衍混合透镜组... 为满足低成本空间热成像系统重量轻、适应环境温度范围宽的要求,研制了消热差的大相对孔径中波红外望远物镜,其焦距为100mm,F数为1,全视场角为5°。物镜设计采用了匹兹伐结构型式,仅由两块硅(Si)透镜和一块锗(Ge)的折/衍混合透镜组成,能够实现-20～+60℃环境温度变化范围内光学被动消热差。对实际加工的红外物镜进行了性能测试,在一定温度变化范围内,特征频率处的MTF的数值均大于0.75,其变化值小于0.05,表明研制的物镜能够保持稳定的良好成像质量,具有好的消热差性能。由所研制的物镜和非制冷探测器构成的成像系统具有相对孔径大、适用环境温度范围宽、结构紧凑、成像性能高的优点,适合于作为低成本微小卫星的有效载荷。 展开更多

关键词 成像光学 大相对口径 折/衍混合系统 消热差 中波红外 非制冷探测器

原文传递

长焦距变焦镜头的温度分析及补偿 被引量：4

14

作者 瞿伟 刘卫林 刘银辉 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期717-722,共6页

为了提高长焦距变焦镜头的温度稳定性,分析了温度对光学系统的影响。在CODE V里对长焦距变焦镜头光学系统进行温度仿真分析,发现温度对光学系统的像质影响很大。采用无热化技术成熟的主动调焦式补偿方式对光学系统的温度效应进行补偿,... 为了提高长焦距变焦镜头的温度稳定性,分析了温度对光学系统的影响。在CODE V里对长焦距变焦镜头光学系统进行温度仿真分析,发现温度对光学系统的像质影响很大。采用无热化技术成熟的主动调焦式补偿方式对光学系统的温度效应进行补偿,发现采取补偿后像质有很大改善,但在相机的最大空间频率处的MTF还是较低,且变焦系统各焦距时的最佳像面并不能齐焦。采用机械被动式补偿和主动调焦式补偿混合的方式进行温度补偿,使得变焦系统在要求的全温度范围内有良好的像质,短焦时MTF大于0.5,长焦时的MTF大于0.25,并且焦距也得到补偿,各焦距时的最佳像面齐焦并与CCD的像面位置重合。 展开更多

关键词 长焦距变焦系统 像面齐焦 无热化技术 温度分析

下载PDF 职称材料

光学软件热分析方法和消热差镜头设计 被引量：2

15

作者 石佳 余飞鸿 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1217-1226,共10页

光学系统的性能易受工作温度的变化影响,因此设计光学系统时需要进行热分析并采用无热化设计方法进行优化。本文研究了工作温度对光学系统性能的影响,介绍了光学元件的热分析参数,并讨论了光学系统的结构参数与温度变化之间的关系,然后... 光学系统的性能易受工作温度的变化影响,因此设计光学系统时需要进行热分析并采用无热化设计方法进行优化。本文研究了工作温度对光学系统性能的影响,介绍了光学元件的热分析参数,并讨论了光学系统的结构参数与温度变化之间的关系,然后指出了Code V软件在热分析功能上存在的不足,在研究热分析的原理后,通过编写宏文件的方式,分别从光学元件间隔计算和光学材料折射率计算两个方面进行改进,最后利用Code V软件进行了一款消热差镜头的优化设计工作。该镜头的焦距为2.8mm,F数为2.2,视场角为160°,工作温度范围在-20~85℃。设计结果表明,在整个工作温度范围内,系统成像质量良好,满足使用需求。 展开更多

关键词 光学设计 温度效应 热补偿 无热化设计

下载PDF 职称材料

双波段昼夜大视场光学系统设计与实现

16

作者 权贵秦 王立鹏 《西安工业大学学报》 CAS 2014年第10期775-779,共5页

针对多层次伪装手段及不同波段下目标的不同细节的情况,结合可见光和中红外两个波段的特点,设计了可见光和中波红外大视场光学系统.采用共口径形式,可同时接收两个波段的信息,对红外系统在-40^+60℃选用光学被动式消热差.研究结果表明:... 针对多层次伪装手段及不同波段下目标的不同细节的情况,结合可见光和中红外两个波段的特点,设计了可见光和中波红外大视场光学系统.采用共口径形式,可同时接收两个波段的信息,对红外系统在-40^+60℃选用光学被动式消热差.研究结果表明:在视场均为92°下,可见光传递函数在空间频率100lp·mm-1处高于0.35,中波红外传递函数在空间频率20lp·mm-1处达到0.47.整个系统组合体积小,可实现昼夜全天候工作. 展开更多

关键词 大视场 双波段 共孔径 消热差设计

下载PDF 职称材料

红外光学系统无热化设计方法的研究 被引量：55

17

作者 王学新 焦明印 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期129-133,共5页

无热化设计是利用不同手段消除环境温度变化对光学系统性能的影响。针对红外光学系统,提出一种光学被动式无热化设计方法。从单个透镜出发,列出透镜组的消热差方程组,通过笛卡尔坐标系描绘出常用红外材料的消热差系数和消色差系数,使用... 无热化设计是利用不同手段消除环境温度变化对光学系统性能的影响。针对红外光学系统,提出一种光学被动式无热化设计方法。从单个透镜出发,列出透镜组的消热差方程组,通过笛卡尔坐标系描绘出常用红外材料的消热差系数和消色差系数,使用图解方法求得红外材料的合理组合,同时得到归一化的组合光焦度分配。最后用实例说明光学被动式无热化设计的求解过程,并通过光学设计软件对结果进行分析,说明该设计结果在-40℃～+60℃温度范围内均满足消热差和像差要求。 展开更多

关键词 无热化设计 光学被动式无热化设计 红外光学系统

下载PDF 职称材料

光学系统热效应及分析软件研制 被引量：10

18

作者 李林 王煊 +1 位作者 张丽琴 张波 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第1期112-114,共3页

研究温度对光学系统的影响 ,讨论无热设计方法 .采用温度热膨胀系数和光线追迹分析温度变化对光学系统结构参数的影响及成像质量的变化 .研究表明 ,温度对光学系统的影响是明显的 ,无热设计是可行的 .温度的热效率不可忽视 。

关键词 热效应 成像质量 光学系统 OTEAS

下载PDF 职称材料

一种机械被动式无热补偿方法 被引量：9

19

作者 李娟 王英瑞 张宏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期476-480,共5页

军用光学仪器大都工作在一定的环境温度范围内,温度变化将导致光学系统的像面离焦,成像质量明显下降,必须采取有效的温度补偿措施。介绍了多种无热补偿方式,如机电被动、光学被动和机械被动三种无热补偿方法,并且给出设计实例。提出一... 军用光学仪器大都工作在一定的环境温度范围内,温度变化将导致光学系统的像面离焦,成像质量明显下降,必须采取有效的温度补偿措施。介绍了多种无热补偿方式,如机电被动、光学被动和机械被动三种无热补偿方法,并且给出设计实例。提出一种新的补偿方法,利用热双金属进行机械被动补偿,使成像质量明显提高。计算和仿真结果表明,采取该方案补偿后的光学系统,在温度变化时像面与壳体依然保持相对稳定,即可以自动消除环境温度变化造成的像面离焦。这对红外光学系统的无热化设计具有重要的意义。 展开更多

关键词 热补偿 无热化设计 热双金属

下载PDF 职称材料

长波红外非制冷光学系统设计 被引量：8

20

作者 关英姿 康立新 《红外技术》 CSCD 北大核心 2008年第2期79-82,共4页

由于温度变化会导致红外光学系统的成像质量变坏,因此,对于工作环境温度在-45～60℃之间的长波红外折射光学系统来说,无热化设计成为光学系统设计的难点和关键。为研究不同的无热化补偿方式的特点,分别设计了基于光学被动式无热化补偿... 由于温度变化会导致红外光学系统的成像质量变坏,因此,对于工作环境温度在-45～60℃之间的长波红外折射光学系统来说,无热化设计成为光学系统设计的难点和关键。为研究不同的无热化补偿方式的特点,分别设计了基于光学被动式无热化补偿和基于机械被动式无热化补偿的两种长波红外非制冷光学系统,对比分析了两种光学系统的优缺点,给出了选择无热化补偿方法的基本原则。 展开更多

关键词 成像光学 红外系统 无热化设计 光学被动式补偿 机械被动式补偿

下载PDF 职称材料