中波红外连续变焦机构设计分析

红外系统对目标进行搜索与探测时,对连续变焦光学系统的需求日益增强,其中一个措施就是改变两个或两个以上透镜在光学系统中的位置,从而改变光学系统的焦距。根据某中波红外光学系统的设计特点,对连续变焦机构的导向机构和凸轮机构进行了详细分析,给出了设计要点和设计结果。试验结果表明:该机构运行平稳、可靠、精度高,光学系统的成像质量高。     

多模光学成像仪

双模成像仪是一种能够探测可见光和红外辐射的仪器。然而,现有的双模成像仪不但成本高,而且复杂、笨重。另外,双模成像仪中常用的折射透镜很难聚焦一幅具有不同电磁波长辐射的图像,尽管双模成像仪具有军用和商业价值,但是它们还没有得到广泛的承认。本发明提供一种能对视场中两个或多个不同波段的电磁辐射进行成像的多模光学成像仪,该成像仪采用一个共用孔径,其前部光学系统用于收集电磁辐射并在孔径上形成一幅图像。然后,该图像被分成可见光和长波红外两个不同波段．其中,可见光波段由CCD列阵探测,长波红外波段由非致玲微测辐射热计列阵探测。其附加光学系统则用于改变放大倍率,提供冷屏蔽、滤光和/或进一步的光谱分离等     

红外低温光学关键技术研究综述

随着红外探测技术的日趋成熟,以降低背景辐射为目的的低温光学技术已成为提高红外探测技术发展的主要途径。本文从工程应用的角度阐述了红外低温光学技术的各个要素,如低温光学系统构型选择、光学和机械结构设计、光学系统材料选择以及光学系统制冷方案设计等在低温光学处理中的设计要点。介绍了红外遥感相机和红外空间望远镜这两个红外低温光学的应用实例。最后对机载红外系统低温光学的应用提出了建议。     

新型红外光学系统的结构特点与技术分析

随着红外探测技术的发展,红外光学系统的作用已不容忽视.在归纳总结传统结构形式的折射式、反射式和折反射式红外光学系统的基础上,分析了现代红外光学系统中离轴三反、二元光学、自适应技术等结构特点,从技术上比较了传统红外光学系统和现代红外光学系统的优缺点,探讨了红外光学系统的发展趋势.对新型红外光学系统的发展具有一定的参考作用.     

基于谐衍射的共轴双波段红外光学系统设计

随着精确制导技术的快速发展,对两个波段的辐射同时进行探测已显得非常重要,对应的光学系统及其设计需求空前增长。文中根据谐衍射透镜的消色差、消热差特性,在各个较低衍射级次上的共焦以及极高衍射效率的特性,在现有金刚石切削加工能力的条件下应用CODEV 光学设计软件设计了适用于-45~+71℃的共轴双波段红外光学系统,该系统在全温度范围内无需调焦其调制传递函数全部接近衍射极限,光学系统无渐晕,并且达到100%冷光阑效率。该红外双波段光学系统结构紧凑、片数少、透射比高,对于提高导引头的探测精度、识别能力、打击精度有质的飞跃。     

长波红外连续变焦光学系统的设计

红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标的优点,在军事上被广泛应用于红外导航、红外侦察以及红外制导等方面。近年来,随着红外光学技术的长足发展,对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。针对320×256凝视型焦平面阵列探测器,设计了长波红外连续变焦光学系统。其工作波长范围为8～12μm,F数为2.5,变倍比为10:1。并用光学设计软件CODE V进行了仿真计算和像质评价,系统在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围内调制传递函数在0.35以上,接近衍射极限。设计结果表明,长波连续变焦红外光学系统具有变倍比大、分辨率高、体积小、像质好等特点,可应用于众多光电探测领域。     

大视场、大口径双波段红外非制冷光学系统

军事和安全应用都需要利用红外探测技术来进行目标跟踪和搜索.由于红外或热成像系统探测的目标辐射能量低,因此需要光学系统具有强的集光能力;另外,用凝视方式可以获取大场景红外图像以去除传统的机械扫描装置,这要求红外光学系统具有足够大的视场.该工作研究的光学系统视场大于60×3.5度,F数F/1~F/2.5.采用了离轴三反射镜光学系统,系统结构简单,成像质量达到衍射极限.     

红外搜索跟踪系统探测距离估算方法

依据小哈德逊经典探测距离估算公式,从工程应用角度出发提出了一种改进红外探测距离估算方法。该方法在原理论基础上依据目标辐射特性、光学系统设计能力、探测器性能、大气传输等方面进行估算,同时分析了光学系统能量利用效率、红外探测器电路噪声、目标背景辐射影响对红外探测性能的影响。最后通过仿真分析,将经典方法距离估算结果与经过改进方法修正后的结果进行比较,验证了改进后距离估算方法在IRST系统设计评估中的有效性。     

大气探测红外分光辐射计的光学系统研制

大气探测红外分光辐射计的光学系统研制王培纲（上海技术物理研究所上海２０００８３）大气探测红外分光辐射计是利用卫星作平台对地球大气垂直温度分布进行探测的一种红外遥感仪器。它具有２０个探测通道，从可见光一直到１５μｍ的中红外波段，以步进扫描方式对地球大气...     

红外成像传感器系统非均匀性成因研究

从探测器的响应特性、光学系统的相对辐射和外壳的杂散光三个方面对红外成像传感器系统非均匀性的产生原因进行了理论研究。红外焦平面阵列中,探测元与探测元间的结构及材料差异会影响量子效率及暗电流,从而影响探测元的响应特性。光学系统主要通过光瞳畸变矩阵影响场景辐射通量的分布,光学系统本身的辐射对非均匀性的贡献可以忽略。外壳的杂散光可分为高温部分和低温部分,忽略低温部分,引入系统冷屏效率的概念,建立了高温组件的辐射模型。该理论研究对光学系统的设计及非均匀性校正具有一定的参考意义。     

红外光学系统被动式无热化设计方法

红外光学系统在一定温度条件下会由于温度变化导致系统成像质量变差。利用光学材料热特性之间存在的差异,提出一种光学被动式无热化设计方法,分析了透镜组的消像差方程组并进行求解,讨论了不同透镜材料消热差和消色差的实现过程,利用不同材料合理匹配与合理分配光焦度实现热补偿。针对相同技术指标,设计了两个红外双波段光学系统并对两种系统性能进行比较,结果表明,采用热补偿措施的红外系统在-40～+60℃温度范围内弥散圆尺寸变化不大,焦距变化量小于系统最小焦深,成像质量接近衍射极限,不同温度下系统焦距的变化不影响成像质量和性能。     

机载复杂红外光学系统无热化补偿方法研究

为提高机载红外光学系统的环境适应性,保证红外系统在机载动态环境中能够稳定成像,提出一种无热化加权温度补偿方法,根据每个光学元件和间隔温度变化对系统成像影响程度的不同赋予不同的权重,建立在不均匀变化温度场中光学系统的加权温度补偿模型。利用光学设计软件仿真分析,工作温度在-50～+60℃范围内仿真误差<0.5%。建立了无热化光学系统的测试平台,对无热化加权温度补偿方法仿真分析结果进行实验测试。研究结果表明,加权温度补偿模型实用性强、精度高。在机载环境温度范围内,各项误差能够控制在1.5%,满足机载环境复杂红外光学系统的被动无热化的要求。     

红外生命探测仪用光学系统的设计

为了使红外生命探测仪的光学系统具有更大的探测范围,提出了一种新型红外双视场光学探测系统.该光学系统为变焦距光学系统,它利用轴向移动变焦方式使透镜组实现变倍和温度补偿,简化了机电系统结构.该光学系统的工作波段为8～14μm,焦距为35～140 mm,变倍比为3倍.由于选择锗(Ge)和硒化锌(ZnSe)作为透镜材料,F数≥...     

红外成像导引系统抗干扰性能评估研究

为解决红外成像导引系统抗干扰性能难于定量评估问题,给出了一种新的评估指标体系。首先通过详细分析红外光学系统、调制器、探测器、图像处理系统、陀螺伺服系统的性能参数,得到红外导引系统在抗干扰过程中的固有性能指标;然后规划了在不同仿真条件下的抗干扰仿真实验,得到抗干扰识别算法概率和各种干扰因素的数据;最后采用层次分析法建立了红外成像导引系统抗干扰性能计算模型,并用算例进行了计算,结果表明该指标体系具有一定的实用性。     

中波和长波红外双波段消热差光学系统设计

为了有效提高目标的红外探测与识别能力,设计了能同时对高温和常温目标成像的中波和长波红外双波段消热差光学系统。所设计的光学系统采用柯克型结构,视场、有效焦距和相对孔径分别为5.5°×4.4°、100 mm和F/2,工作波段覆盖中波红外(波长3～5μm)和长波红外(8～12μm)。通过采用光学被动消热差方法,优化设计的镜头可工作于-60～80℃的环境温度,奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)值变化小于0.05。该镜头使用Ge、ZnSe和ZnS 3种红外材料,具有后工作距大、100%冷光阑效率等特点。     

红外双视场光学系统的初始结构求解

介绍了红外双视场光学系统的变焦理论和二次成像理论,利用高斯成像原理物像交换原则求解了各透镜组元的焦距及间隔,详细介绍了双分离镜组初始结构的求解方法.分析了利用PW方法进行求解的基本理论.最后根据上述理论设计了基于中波红外致冷型320×240元凝视焦平面阵列的红外双视场光学系统,并利用光学调制传递函数对其像质进行了评价....     

透射式红外镜头的高精度定心装调

依据红外镜头光学系统的设计结果和公差分配,确定了透镜的装框方式和透镜组件的装配方式,并对镜框和镜筒结构进行了特殊设计。利用OptiCentric双光路定心仪对单透镜组件进行了定心。在用销钉对单透镜组件进行定位后,用销钉对各个透镜组件进行了复位。在完成整个镜头定心装调后,在红外传函仪上对镜头进行了像质检测。测试结果表明红外镜头的焦距和各个视场的传递函数均满足要求,说明这种双光路定心装调方法是合理可行的。     

远距型红外消热差物镜设计

介绍了一种远距型红外消热差物镜的设计方法。首先建立了由多个光组构成的组合光学系统的消热差模型,将其与远距型物镜模型相结合,得到了光焦度分配方程组,再根据系统要求的远距比和所选择的光学材料组合,获得初始的光焦度分配,然后利用计算机辅助设计进行像差校正。该方法准确、实用。作为应用实例,利用ZEMAX软件分别设计了中波红外和长波红外光学系统,它们的焦距均为100 mm,F数为2.0,远距比达到0.8。环境温度分析结果表明:在-40 ~60 ℃范围内,成像质量稳定,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。实际设计结果与理论计算结果相吻合。     

红外诱饵弹的视景仿真

利用红外诱饵弹来干扰红外制导导弹是目前使用最广泛的红外对抗方式.为了更好地研究红外诱饵弹的干扰效果,可对红外对抗进行视景仿真.通过研究红外诱饵弹的特性,利用粒子系统对红外诱饵弹进行模拟.加入飞机模型和背景构成一个红外诱饵弹视景仿真系统.通过红外成像算法可得到存在红外诱饵弹干扰时目标的红外图像.仿真程序完全采用C语言和O...