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基于硫系玻璃的折衍混合光学无热化镜头设计 被引量:7
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作者 杨加强 彭晴晴 +2 位作者 刘琳 李荣刚 孙昌锋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期225-229,共5页
针对非制冷红外镜头高分辨率、批量化和低成本的需求,通过硫系玻璃和锗单晶的材料搭配,利用折衍混合的设计方法,设计一款仅包含三片,可用于枪瞄、车载夜视和安防监控等领域的光学被动补偿无热化镜头。在理论推导的基础上,进行了相应的... 针对非制冷红外镜头高分辨率、批量化和低成本的需求,通过硫系玻璃和锗单晶的材料搭配,利用折衍混合的设计方法,设计一款仅包含三片,可用于枪瞄、车载夜视和安防监控等领域的光学被动补偿无热化镜头。在理论推导的基础上,进行了相应的工程化设计,提出了满足精密模压生产工艺的光学设计方案。实验验证表明,该镜头在-40~55℃范围内成像清晰,满足指标要求。在实际工程应用中,具有生产成本低、成像性能好等特点。 展开更多
关键词 红外系统 光学无热化 硫系玻璃 衍射元件
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15 mm~300 mm宽光谱变焦光学系统设计 被引量:1
2
作者 吴羽婷 林志强 王敏 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第3期491-499,共9页
变焦光学系统不仅适用于照相、监控以及显微等日常生活中,还被广泛应用于航空航天及国防建设等领域。随着应用范围的扩大,对其性能指标的要求也越来越多,该文设计了一款15 mm~300 mm的宽光谱四组元连续变焦光学系统。该系统采用正组补... 变焦光学系统不仅适用于照相、监控以及显微等日常生活中,还被广泛应用于航空航天及国防建设等领域。随着应用范围的扩大,对其性能指标的要求也越来越多,该文设计了一款15 mm~300 mm的宽光谱四组元连续变焦光学系统。该系统采用正组补偿结构实现了20×的光学变焦,工作在450 nm~900 nm光谱范围,工作温度范围为-40℃~60℃;采用了18片球面玻璃镜片,总长160 mm,最大口径66 mm,长焦F数优于5,系统结构紧凑,满足小型化要求。系统在可见光波段,中心视场的调制传递函数(modulation transfer function, MTF)>0.4@145 lp/mm,全视场MTF>0.2@145 lp/mm;在近红外波段,中心视场MTF>0.45@60 lp/mm,全视场MTF>0.2@60 lp/mm。从设计结果可以看出,该设计满足高性能指标要求,对于宽光谱、大变倍比、小型化的变焦光学系统设计具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 变焦光学系统 宽光谱 大变倍比 小型化 光学无热化
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二次成像光学被动无热化设计 被引量:15
3
作者 罗金平 王合龙 +1 位作者 刘欣 潘枝峰 《电光与控制》 北大核心 2012年第4期85-88,共4页
介绍光学被动无热化设计的原理,对二次成像系统进行热离焦分析,提出一种使物镜组和中继镜组无热化,从而实现二次成像系统无热化设计的方法。研究由三种材料4片透镜构成的镜组无热化的图解法并给出详细设计步骤。采用Ge、ZnS和CdTe三种... 介绍光学被动无热化设计的原理,对二次成像系统进行热离焦分析,提出一种使物镜组和中继镜组无热化,从而实现二次成像系统无热化设计的方法。研究由三种材料4片透镜构成的镜组无热化的图解法并给出详细设计步骤。采用Ge、ZnS和CdTe三种常用的红外材料,设计一个长波二次成像光学系统。设计结果表明该系统在-60~70℃的温度范围内,具有良好的消热差、消色差性能。 展开更多
关键词 红外光学设计 光学被动无热化 二次成像
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大相对孔径长波红外光学系统无热化设计 被引量:8
4
作者 张续严 姜瑞凯 贾宏光 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1227-1231,共5页
针对目前许多军工仪器红外成像系统的结构简单、体积小、质量轻的无热化设计要求,采用光学被动式方法对8μm~12μm波段、相对孔径为1的红外光学系统进行了无热化设计。具体光学系统参数:F=1,f=60mm,2ω=11.4°。设计结果:在-40℃... 针对目前许多军工仪器红外成像系统的结构简单、体积小、质量轻的无热化设计要求,采用光学被动式方法对8μm~12μm波段、相对孔径为1的红外光学系统进行了无热化设计。具体光学系统参数:F=1,f=60mm,2ω=11.4°。设计结果:在-40℃~60℃工作范围内,该系统的调制传递函数(MTF)接近衍射极限,空间分辨率在20lp/mm处,中心视场传函接近0.7,边缘视场传函大于0.6。其设计结果满足系统的无热化设计要求。 展开更多
关键词 无热化 光学被动式无热化设计 大相对孔径 红外光学系统
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长波红外光学系统混合被动无热化设计 被引量:4
5
作者 周晓斌 张衡 +4 位作者 文江华 吴妍 刘召庆 张向明 金明鑫 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第9期836-839,共4页
结合光学被动无热化和机械被动无热化各自优势,提出一种低成本、高质量混合被动无热化方法。针对焦距75 mm,F/1的无热化镜头研制要求,分别利用光学被动无热化和混合被动无热化设计实现。对比发现,相较于传统的机械被动式无热化,混合无... 结合光学被动无热化和机械被动无热化各自优势,提出一种低成本、高质量混合被动无热化方法。针对焦距75 mm,F/1的无热化镜头研制要求,分别利用光学被动无热化和混合被动无热化设计实现。对比发现,相较于传统的机械被动式无热化,混合无热化可减小补偿结构的体积和复杂性,从而有助于系统的小型化、轻量化;相较于光学被动无热化,在保证成像质量相当的情况下,可减小系统的体积和加工难度。从而证实,利用混合被动无热化技术可实现低成本、高质量的长波无热化镜头设计。 展开更多
关键词 光学设计 长波红外 光学被动无热化 机械被动无热化 混合被动无热化
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中波红外光学系统光学被动无热化设计 被引量:5
6
作者 陈建发 王合龙 刘欣 《电光与控制》 北大核心 2013年第12期88-91,共4页
介绍了多重结构中波红外系统光学被动无热化设计的方法,设计了一个双视场无热化中波红外光学系统。该系统由变焦系统和二次成像系统构成,采用光学被动无热化技术设计,通过轴向移动一组(2个)光学元件实现系统变焦;采用硅、锗两种... 介绍了多重结构中波红外系统光学被动无热化设计的方法,设计了一个双视场无热化中波红外光学系统。该系统由变焦系统和二次成像系统构成,采用光学被动无热化技术设计,通过轴向移动一组(2个)光学元件实现系统变焦;采用硅、锗两种材料及引入两个非球面实现光学被动无热化设计。系统工作波段为4.5~5.1μm,结构紧凑,满足100%冷光阑效率,像质评定结果表明,光学系统在全温度范围内(-60~70℃)双视场像质良好,证明了该方法的正确性与可行性。 展开更多
关键词 红外光学系统 光学被动无热化 双视场
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双波段红外光学系统无热化设计 被引量:4
7
作者 王鹏程 曹阳 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第6期125-128,共4页
介绍了双波段红外光学系统无热化设计的方法,设计了一个双波段无热化红外光学系统。该系统采用二次成像系统构成,利用Ge、ZnS和ZnSe三种材料及引入两个非球面,实现了双波段红外光学系统光学被动无热化设计。系统工作波段为3.7~4.8μm和... 介绍了双波段红外光学系统无热化设计的方法,设计了一个双波段无热化红外光学系统。该系统采用二次成像系统构成,利用Ge、ZnS和ZnSe三种材料及引入两个非球面,实现了双波段红外光学系统光学被动无热化设计。系统工作波段为3.7~4.8μm和7.7~10.3μm,结构紧凑,满足100%冷光阑效率要求。像质评定结果表明,光学系统双波段在全温度范围内(-60℃~70℃)像质良好,证明了该方法的正确性与可行性。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 光学被动无热化 双波段
原文传递
大相对孔径变焦红外光学系统无热化设计 被引量:4
8
作者 陈潇 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第12期1183-1187,共5页
随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象,一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计,而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计。文中根据光学变焦原理和光学被动... 随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象,一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计,而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计。文中根据光学变焦原理和光学被动式无热化原理,提出一种变焦光学被动式无热化设计方法,并采用该方法设计了一种大相对孔径双视场无热化长波红外光学系统。该系统焦距为25/50 mm(变倍比为2:1),工作波段为8~12μm,F数为0.9,可匹配640×512,像元为17μm×17μm的非制冷红外焦平面阵列探测器。光学设计中采用3种红外光学材料(硫系玻璃HWS6、硒化锌和锗)组合,并引入3个偶次非球面,实现变焦无热化设计。设计结果表明:该系统在宽温度范围内具有良好的成像效果和温度自适应性,在空间频率30 lp/mm处,-50℃~80℃温度范围内各视场MTF均大于0.3。该红外光学系统结构简单、工艺良好,在红外车载领域有着广泛应用前景。 展开更多
关键词 变焦系统 光学被动无热化 硫系玻璃 大相对孔径
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折衍混合系统在无热化设计中的应用 被引量:1
9
作者 林青 王坤 +2 位作者 林灿 魏敏 刘倩 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第6期502-505,共4页
介绍了几种常见的无热化设计方法,并对衍射元件在无热化设计中的应用进行了重点分析。针对衍射元件在光学被动式消热差系统中的应用,设计了一种长波红外折衍混合消热差系统。设计的光学系统在-40℃^+70℃范围内,实现了消热差和消色差,... 介绍了几种常见的无热化设计方法,并对衍射元件在无热化设计中的应用进行了重点分析。针对衍射元件在光学被动式消热差系统中的应用,设计了一种长波红外折衍混合消热差系统。设计的光学系统在-40℃^+70℃范围内,实现了消热差和消色差,像质较好,而且结构简单、紧凑,实用性强。 展开更多
关键词 红外光学系统 无热化 被动补偿 衍射元件 折衍混合光学系统
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双视场长波红外光学系统无热化设计(英文)
10
作者 陈建发 王合龙 +1 位作者 刘欣 潘枝峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2012年第12期155-158,共4页
设计了一个无热化双视场长波红外光学系统,工作波段7.7~9.7μm。通过轴向移动一组透镜实现红外系统双视场设计,为了满足光学系统大温度范围工作的需求,采用光学被动无热化的设计方法,通过合理分配光学元件材料,利用不同材料的热差特性... 设计了一个无热化双视场长波红外光学系统,工作波段7.7~9.7μm。通过轴向移动一组透镜实现红外系统双视场设计,为了满足光学系统大温度范围工作的需求,采用光学被动无热化的设计方法,通过合理分配光学元件材料,利用不同材料的热差特性来消除整个光学系统的热离焦,实现了红外光学系统的无热化设计。像质评价结果表明,光学系统在全温度范围内(-60℃~+70℃)双视场成像质量好,接近衍射极限。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 光学被动无热化 双视场
原文传递
用于森林防火的大面阵中波红外系统无热化设计
11
作者 陈潇 王红玉 《红外》 CAS 2022年第11期33-40,共8页
森林防火的关键是通过火灾实时监测系统有效预测森林各区域的火灾风险。通过分析无人机在森林防火中的应用,提出了一种基于无人机的森林火灾实时监测中波红外相机系统。该系统的焦距为75 mm,工作波段为3.7~4.8μm,F数为2.0,可匹配像元... 森林防火的关键是通过火灾实时监测系统有效预测森林各区域的火灾风险。通过分析无人机在森林防火中的应用,提出了一种基于无人机的森林火灾实时监测中波红外相机系统。该系统的焦距为75 mm,工作波段为3.7~4.8μm,F数为2.0,可匹配像元尺寸为12μm×12μm的1280×1024元制冷型中波红外焦平面阵列探测器。在光学设计中采用3种红外光学材料(硅、硒化锌和锗)的组合,并引入3个偶次非球面。通过优化设计实现了光学被动无热化功能。设计结果表明,在-60~100℃温度范围内,空间频率41.7 lp/mm处各视场的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)均大于或接近0.4,成像质量良好。这种中波红外系统的成像质量与分辨率高,视场范围大,具有宽温度范围的自适应性,结构紧凑且易装调,在森林防火领域有着广泛的应用前景。 展开更多
关键词 大面阵 光学被动无热化 中波红外 森林防火
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制冷型红外双波段广角无热化光学系统设计
12
作者 栗洋洋 杨加强 +1 位作者 彭晴晴 刘琳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期712-715,共4页
设计了用于制冷型红外双波段探测器的、广角光学系统,并进行了被动式消热差设计。镜头由6片透镜组成,通过不同镜片材料搭配来进行消色差设计,实现在环境温度-40~70℃范围内被动式消热差。光学系统采用中长波共焦面设计,设计波段为3.5~4.... 设计了用于制冷型红外双波段探测器的、广角光学系统,并进行了被动式消热差设计。镜头由6片透镜组成,通过不同镜片材料搭配来进行消色差设计,实现在环境温度-40~70℃范围内被动式消热差。光学系统采用中长波共焦面设计,设计波段为3.5~4.9μm和7.5~9.5μm,焦距为11 mm, F数为1.6,全视场角150°。结果表明,此光学系统工作范围大、结构简单、透过率高,能够实现在全工作温度范围内成像质量良好。 展开更多
关键词 双波段 广角视场 光学无热化 共焦面
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大变倍比光学被动半无热化变焦系统设计 被引量:8
13
作者 闫阿奇 崔雯 董森 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期141-148,共8页
针对传统变焦光学系统在环境温度变化的情况下,变焦全程无法一致清晰成像以及需频繁调焦的问题,提出了一种光学被动半无热化变焦系统设计方法,并设计了一种光学被动半无热化变焦系统。变焦系统的焦距为30~1000 mm,工作波段为486~656 nm... 针对传统变焦光学系统在环境温度变化的情况下,变焦全程无法一致清晰成像以及需频繁调焦的问题,提出了一种光学被动半无热化变焦系统设计方法,并设计了一种光学被动半无热化变焦系统。变焦系统的焦距为30~1000 mm,工作波段为486~656 nm,光圈为F_(4.4)~F_(8),短焦采用光学被动无热化设计。变焦系统的成像质量良好,结构非常紧凑,在工作温度范围为-40~+60℃的情况下,只需长焦位置调焦一次,即可保证从长焦到短焦的变焦全程一致清晰成像,中间过程无需再调焦,且温度调焦量仅为-0.56~+0.82 mm,这验证了设计方法的正确性。采用本方法设计的变焦系统既克服了传统变焦系统在不同温度下需频繁调焦的问题,也极大减小了系统的温度调焦量,有利于快速调焦。 展开更多
关键词 光学设计 光学变焦系统 光学被动无热化 像面一致性 调焦
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一种折反式红外/激光复合导引头光学系统设计 被引量:9
14
作者 周晓斌 孙浩 +4 位作者 原琦 刘召庆 张衡 文江华 吴妍 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期987-992,共6页
设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度,将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜,主反射镜采用金属抛物面,优化目镜组透镜尺寸,避免光路内部遮挡,利用反... 设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度,将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜,主反射镜采用金属抛物面,优化目镜组透镜尺寸,避免光路内部遮挡,利用反射式系统一次像面,配合红外材料选取实现红外通道的光学被动消热差设计;在平行光路中设置平板分光和激光窄带滤光片,提高系统分光效率和透过率。设计结果表明:红外通道特征频率35.7 lp/mm处MTF>0.2,激光线性区为2°,满足系统指标要求。 展开更多
关键词 折反式光学系统 激光/红外双模导引头 光学被动无热化 激光线性区
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光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计 被引量:5
15
作者 赵延 邓键 +1 位作者 于德志 马燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1545-1548,共4页
依据光学被动消热差理论,利用硫系玻璃的热稳定性、长波红外透过特性等优点,对长波非制冷双视场光学系统进行了无热化研究,设计了一个大相对孔径、3倍变焦的双视场长波红外光学系统。其具体参数为:F/#为1,焦距为50/150 mm,总长240... 依据光学被动消热差理论,利用硫系玻璃的热稳定性、长波红外透过特性等优点,对长波非制冷双视场光学系统进行了无热化研究,设计了一个大相对孔径、3倍变焦的双视场长波红外光学系统。其具体参数为:F/#为1,焦距为50/150 mm,总长240 mm ,采用640×480的焦平面探测器,像元大小为17μm×17μm,工作波段8~12μm,系统使用了三种长波红外材料:Ge、ZnS、IRG201。在-40~60℃下,其长短焦处像质均接近衍射极限。 展开更多
关键词 光学设计 双视场 长波红外 非制冷 光学被动消热差
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红外大变倍比连续变焦距系统光学被动式无热化设计 被引量:3
16
作者 费继扬 李林 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-6,共6页
为了实现大变倍比连续变焦距红外光学系统的光学被动无热化设计,研究了连续变焦距系统的无热化设计基本理论及方法。提出了在大相对孔径大变倍比连续变焦距红外系统中采用光学被动式消热差的方法。推导出了连续变焦距系统光学被动消热... 为了实现大变倍比连续变焦距红外光学系统的光学被动无热化设计,研究了连续变焦距系统的无热化设计基本理论及方法。提出了在大相对孔径大变倍比连续变焦距红外系统中采用光学被动式消热差的方法。推导出了连续变焦距系统光学被动消热差的计算方法。基于这种计算方法,设计了一个焦距30~150mm,长波红外工作波段在8~12μm,相对孔径1∶1.1的大变倍比、大相对孔径连续变焦距系统,并进行光学被动消热差设计,使系统在-30℃~60℃温度范围内MTF大于0.3满足成像要求。系统设计合理,成像质量满足要求,通过系统设计充分验证设计理论的可行性和实用性。 展开更多
关键词 红外光学系统 无热化设计 光学被动消热差 连续变焦距系统
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折反式红外镜头的无热化研究 被引量:2
17
作者 邓键 李锐钢 +1 位作者 邓显池 吴斌 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期146-149,共4页
研究了一种低成本折反式红外系统的光学被动消热差技术,通过理论分析温度变化对二次成像系统性能的影响,在次镜上采用曼金折反镜,将热离焦作为附加的初级像差引入像差平衡关系式,通过常规光学系统消像差和热差4种途径(分配光焦度、有效... 研究了一种低成本折反式红外系统的光学被动消热差技术,通过理论分析温度变化对二次成像系统性能的影响,在次镜上采用曼金折反镜,将热离焦作为附加的初级像差引入像差平衡关系式,通过常规光学系统消像差和热差4种途径(分配光焦度、有效匹配光学材料与镜筒材料、改变透镜形状、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,在-45℃^+60℃温度范围内的MTF在17lp/mm时达到0.5以上,冷反射等效温差在0.52℃以内。 展开更多
关键词 红外光学系统 曼金折反镜 光学补偿 无热化
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