红外光学系统设计
折射／衍射混合长波红外连续变焦光学系统设计
第４２卷第１期 Ｖ０１．４２ ＮＯ．１ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１３年１月 Ｊａｎ．２０１３
折射／衍射混合长波红外连续变焦光学系统设计
王保华１，２，刘英 ，孙强 ，王媛媛 一，张建忠１，２，姜 洋１，２
（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；
２．中国科学院大学，北京１０００４９）
摘 要：为了提高图像的分辨率，提高红外系统的探测距离和探测精度，满足多种条件下的使用要
求，基于最新的非制冷型３８４￣２８８凝视型焦平面阵列探测器，设计了折射／衍射混合长波红外连续变
焦光学系统。系统工作波长为８—１２ ｍ，Ｆ数１．５，变倍比２５：ｌ。设计过程中，系统引入衍射面构成折／
衍射混合结构，校正色差和高级像差，减少了透镜的使用数量，简化了系统结构。最后利用Ｃ０ＤＥ ｖ光 学设计软件进行了优化设计和像质评价，设计结果表明，系统在探浸，１器的Ｎｙｑｕｉｓｔ频率（２０ ｌｐ／ｍｍ）处，
所有变焦距位置和视场的ＭＴＦ值均大于０．４，接近系统的衍射极限。系统具有变倍比大、分辨率高、
像质好、结构简单等特点，可应用于众多光电探测领域。
关键词：变焦距系统； 光学设计； 红外光学； 衍射光学
中图分类号：ＴＢ１３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０１３）０１—０１４８—０６
Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ／ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｌｏｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｚｏｏｍ ｓｙｓｔｅｍ
Ｗａｎｇ Ｂａｏｈｕａ 一，Ｌｉｕ Ｙｉｎｇ ，Ｓｕｎ Ｑｉａｎｇ ，Ｗａｎｇ Ｙｕａｎｙｕａｎ 一，Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｚｈｏｎｇ 一，Ｊｉａｎｇ Ｙａｎｇ ＇
（１．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ）
大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计
第４２卷第２期 Ｖｏ１．４２ ＮＯ．２ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１３年２月 Ｆｅｂ．２０１３
大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计
王海洋，李力，金宁，付艳鹏，李训牛
（昆明物理研究所，云南昆明６５０２２３）
摘 要：针对中波制冷型６４０ｘ５１２凝视焦平面探测器，设计了一个大变倍比中波红外连续变焦光学系统。
该系统采用三次成像技术，其工作波段为３．７～４．８Ｉｘｍ，Ｆ数为４，变倍比为３０：１，可实现２３～７０１ ｍｍ连续变
焦，变焦轨迹平滑，满足１００％冷光阑效率。该系统采用硅、锗和硒化锌三种红外材料，通过引入非球面
和衍射面来校正系统的轴外像差和高级像差。系统在３０ｌｐ／ｍｍ处，全焦距范围内调制传递函数（ＭＴＦ）
均在０．１５以上，接近衍射极限。设计结果表明，大变倍比中波红外连续变焦光学系统具有变倍比大、
分辨率高、结构紧凑、像质好等优点。
关键词：三次成像； 连续变焦系统； 红外光学设计
中图分类号：Ｏ４３９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０ｌ３）０２—０３９８—０５
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＭＷＩＲ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｚｏｏｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ
ｌａｒｇｅ ｚｏｏｍ ｒａｎｇｅ
Ｗａｎｇ Ｈａｉｙａｎｇ，Ｌｉ Ｌｉ，Ｊｉｎ Ｎｉｎｇ，Ｆｕ Ｙａｎｐｅｎｇ，Ｌｉ Ｘｕｎｎｉｕ
（Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｍｅｄｉｕｍ ｗａｖｅ ｃｏｏｌ ６４０ ｘ５１２ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ｓｔａｒｉｎｇ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ａｒｒａｙ，ａ ＭＷＩＲ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｚｏｏｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｚｏｏｍ ｒａｎｇｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｍａｇｅｄ ｔｈｒｉｃｅ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ
红外光学系统无热化设计研究
文章编号：１６７２—８７８５（２０１２）０５—００３２—０４
红外光学系统无热化设计研究
卢意红 邓 强
（６３８１１部队，四川西昌６１５０００）
摘 要：分析了温度对红外光学系统的影响。军用红外光学系统往往工作在温度变化
较大的环境中，因此必须采取有效的温度补偿措施以减少离焦。介绍了红外光学系统
无热化设计的方法及原理。根据小型红外光学系统的设计参数，提出了光学被动式无
热化设计思路。试验结果表明，光学系统在０＾一６０℃范围内可保持良好的成像效果。
关键词：红外光学系统；无热化设计；光学被动式补偿
中图分类号：ＴＰ３９１．４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２．８７８５．２０１２．０５．００５
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｔｈｅｒｍａｌｉｚｉｎｇ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ＬＵ Ｙｉ—ｈｏｎｇ．ＤＥＮＧ Ｑｉａｎｇ （６３８１１ Ａｒｍｙ，Ｘｉｃｈａｎｇ ６１５０００，Ｃｈｉｎａｊ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｉｌ ａｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉＳ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｓｔｒｕ－ ｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｕｓｅ ａｒｅ ｕｓｕａｌｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｊ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｉｍａｇｅ ｐｌａｎｅ ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ，ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｍｕｓｔ ｂｅ ｔａｋｅｎ．Ｔｈｅ ａｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａ ｓｍａｌｌ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｊ ａｎ ａｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｆｏｒ ｐａｓｓｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｇｏｏｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ０℃ｔｏ ６０℃．
光学补偿式红外高变倍比步进变焦光学系统的设计
第３４卷第５期 ２０１３年９月 应用 光学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．２０１３
文章编号：１００２—２０８２（２０１３）０５—０７３８—０４
光学补偿式红外高变倍比步进变焦光学系统的设计
张 良，潘晓东，刘 玉，刘红霞
（中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳４７１０２３）
摘要：根据光学补偿变焦距理论，基于红外中波制冷型３２０×２４０焦平面探测器，设计了３１ 光
学补偿式红外步进变焦光学系统。该光学系统工作波长范围为３ ｍ～５ ｐ．ｍ，光学系统的Ｆ 和 探测器相匹配，恒定为４，冷屏效率１００ ，焦距范围４３０ ｍｍ～１２．８６７ ｍｍ。采用３种光学材料
和非球面对光学系统进行优化设计，对７个视场严格校正了像差，各个视场的ＭＴＦ曲线均接近
衍射极限，获得了良好的像质。
关键词：光学补偿；步进变焦系统；光学设计；红外 中圈分类号：ＴＮ２０２；ＴＨ７０３ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：ｉ０．５７６８／ＪＡＯ２０１３３４．０５０１００４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｈｉｇｈ ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｔｅｐ ｚｏｏｍ ｌｅｎｓ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉａｎｇ，ＰＡＮ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＬＩＵ Ｙｕ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇ—ｘｉａ
（Ｌｕｏｙａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ—Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＡＶＩＣ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ，ａ ３１ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｔｅｐ ｚｏｏｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓ—
ｔｅｒｎ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｇｅｄ ｏｎ ３２０×２４０ ｃｏｏｌｅｄ ｍｉｄ—ｗａｖｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＭＷＩＲ）ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ａｒｒａｙ
三视场红外搜索光学系统的设计
第３４卷第３期 ２０１３年５月 应用光学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖ０１．３４ ＮＯ．３ Ｍａｖ ２Ｏ１３
文章编号：１００２—２０８２（２０１３）０３—０３９７—０５
三视场红外搜索光学系统的设计
胡 博，杨子建，韩昆烨，高 婧，王 凌，张宣智
（西安应用光学研究所，陕西西安７１００６５） 摘 要：设计一款实际工程应用的红外三视场光学系统，其中大中视场利用透镜组切换变倍，小
视场和大视场利用反射镜切换变倍。设计中采用二次成像的方式，３个视场共用二次成像透镜
组，保证１００ 冷屏效率，减小第１片透镜的过口径。同时，采用非球面技术校正系统的球差和
彗差，通过光学设计软件ＣＯＤＥ Ｖ仿真，得出最大的点列斑为１１ ｔｚｍ左右，并且ＭＴＦ接近衍射
极限。成像质量完全满足使用要求。最后，该系统利用反射镜折叠光路实现了系统结构紧凑、体 积小的特点。
关键词：红外光学系统；二次成像；非球面；光学设计 中图分类号：ＴＮ２１６；ＴＨ７０３ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．５７６８／ＪＡＯ２Ｏ１３３４．０３０１００３
Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ—ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ
ＨＵ Ｂｏ，ＹＡＮＧ Ｚｉ—ｊｉａｎ，ＨＡＮ Ｋｕｎ—ｙｅ，ＧＡＯ Ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕａｎ—ｚｈｉ
（Ｘｉ’ａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｅｓ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ—ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ ｆｏｒ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅ—
ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｉｄｅ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｅ ＦＯＶ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｅｎｓｅｓ ｇｒｏｕｐ，ａｎｄ ｔｈｅ
五通道红外全景光学系统设计
第４０卷第４期
Ｖｏ１．４０ ＮＯ．４ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２Ｏｌ１年４月 Ａｐｒ．２０１１
五通道红外全景光学系统设计
刘 钧，李碌，高 明
（西安工业大学光电工程学院，陕西西安７１００３２）
摘 要：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
境温度一４０－６０℃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。
关键词：红外全景系统； 五通道： 光学被动式； 无热化设计
中图分类号：ＴＮ２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０１１）０４—０６６８—０６
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｆｉｖｅ－ｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐａｎｏｒａｍｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ
Ｌｉｕ Ｊｕｎ，Ｌｉ Ｊｉｎｇ，Ｇａｏ Ｍｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｎｏｒａｍｉｃ ｍｕｌｔｉ—ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ，，ａｎｄ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｂａｄ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｉｎ ｎｅｗ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔａｒｇｅｔ ｃａｐｔｕｒｉｎｇ，ａ ｄｅｓｉｇｎ
红外反射式光学系统光机结构设计与分析
第２２卷增刊１ ２０１３年５月 计算机辅助工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．２２ Ｓｕｐｐ１．１ Ｍａｙ ２０１３
文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ１－０２７０－０４
红外反射式光学系统光机结构设计与分析
付家鑫， 韩旭， 付跃刚， 张玉石， 郭晟男
（长春理工大学光电测控与光信息传输教育部重点实验室，长春１３００２２）
摘要：为实现红外双波段共孔径光学系统，设计出一种采用大孔径、无焦反射式光学系统，并详细
介绍该系统结构．中波和长波ＭＴＦ值在２５线对下均大于０．３．考虑到该光学系统野外使用时复杂
的运输环境，利用有限元法对简化后的卡塞格林式望远系统进行低阶振动特性和模态特性分析．通
过比较２种材料的模态分析计算结果，最终选取铝合金为金属材料，保证１阶固有频率大于５０ Ｈｚ，
满足野外运输条件，说明该系统结构合理可行．
关键词：卡塞格林系统结构；双波段；共孔径；模态分析；Ｐａｔｒａｎ；ＭＳＣ Ｎａｓｔｒａｎ
中图分类号：ＴＢ９６；ＴＢ１１５．１ 文献标志码：Ｂ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ
ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ
ＦＵ Ｊｉａｘｉｎ，ＨＡＮ Ｘｕ，ＦＵ Ｙｕｅｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｓｈｉ，ＧＵＯ Ｓｈｅｎｇｎａｎ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｗｉｔｈ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ ｂａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ａｐｅｒｔｕｒｅ，ａ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ａｆｏｃａｌ
小视场红外探头光学系统理论分析与设计
第３３卷第１期
２０１０年３月 长春理工大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３３ Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２Ｏ１０
小视场红外探头光学系统理论分析与设计
张晓朋 ，张国玉 。，陈占芳 ，宋可平 ，张宇
（１．长春理工大学，长春１３００２２；２．光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，长春１３００２２；
３．清华大学精密仪器与机械学系，北京 １０００８４）
摘要：为了提高地球模拟器张角标定中整体测试精度，本文从红外探头设计要求、红外光学系统光学设计等方面
对地球模拟器张角标定的关键部件～小视场红外探头进行了深入分析，并设计出一种小视场红外探头用红外光学系
统，有效解决了因视场太小造成的信噪比过低，而引起整体测试精度降低的难题，提高了张角标定的精度。
关键词：小视场；红外探头；地球模拟器；张角标定
中图分类号：ＴＮ２１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９８７０（２０１０）０１－００１１－０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
Ｓｍａｌｌ Ｆｉｅｌｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏｐｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏｙｕ ，ＣＨＥＮ Ｚｈａｎｆａｎｇ ，Ｓ０ＮＧ Ｋｅｐｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ
（１．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ ｌ ３００２２；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ—Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２２；
30x中波红外连续变焦光学系统设计
第４ｌ卷第８期 Ｖｏ１．４１ ＮＯ．８ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１２年８月 Ａｕｇ．２０１２
３０ｘ中波红外连续变焦光学系统设计
姜凯１，２，周泗忠 ，王艳彬 ，段晶 ，张恒金 ，李刚
（１．中国科学院西安光学精密机械研究所光电测控研究室，陕西西安７１０１１９；
２．中国科学院研究生院，北京１０００４９）
摘 要：基于制冷型３２０￣２４０凝视焦平面阵列探测器，设计了３０ｘ中波红外大倍率连续变焦光学系
统。详细介绍了连续变焦光学系统的选型及其初始结构的计算方法。系统采用硅和锗两种普通红外材
料，通过引入非球面校正系统轴外像差，实现了３０～９００ｍｍ的连续变焦，Ｆ数为４，工作波段为３．７～４．８ｐ，ｍ，
满足１００％冷光阑效率，在空间频率为１６ｌｐ／ｍｍ处，系统ＭＴＦ值大于０．５。系统具有变倍比大，结构紧
凑，光学总长短和全焦距范围内像质好，分辨率高等优点，满足设计要求。
关键词：光学设计； 红外系统； 连续变焦； 大变倍比； 初始结构选定
中图分类号：ＴＨ７４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０１２）０８—２１６２—０５
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ３０ｘ ｍｉｄｄｌｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｚｏｏｍ ｓｙｓｔｅｍ
Ｊｉａｎｇ Ｋａｉ ，Ｚｈｏｕ Ｓｉｚｈｏｎｇ ，Ｗａｎｇ Ｙａｎｂｉｎ ，Ｄｕａｎ Ｊｉｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｈｅｎｇｊｉｎ ，Ｌｉ Ｇａｎｇ
（１．Ｔｈｅ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ ａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ ａｎ ７１０１１９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ）
红外耦合光学系统设计
第２７卷第５期 ２００６年９月 应用光学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖ０１．２７，ＮＯ．５ Ｓｅｐ．，２００６
文章编号：１００２—２０８２（２００６）Ｏ５—０４０９—０３
红外耦合光学系统设计
丁旭明，熊望娥，於崇真，梁志毅
（中国科学院西安光学精密机械研究所，西安７１００６８）
摘 要： 红外目标模拟器由红外目标图像发生器和投影光学系统组成。该红外光学系统是一个
要求与２个导引光学系统的光学技术参数相匹配的长焦距、大视场和具有像方远心光路的中红外
光学系统。叙述用于红外目标模拟器的红外耦合光学系统的设计原理，提出它与导引光学系统一 起可组成放大倍率 一４．５ 的红外投影光学系统，并指出ＩＲ—ＣＲＴ产生的图像通过红外投影光学
系统可成像在导引接收器上。针对给出的红外耦合光学系统的设计特点和技术要求，光学材料选
取硅（Ｓｉ）一锗（Ｇｅ）一硅（Ｓｉ），采用简单的柯克三片式结构完成光学系统设计。设计评价结果表明，该
系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。
关键词： 中红外耦合光学系统；光学设计；像方远心光路；目标模拟器
中图分类号：ＴＮ２１６ 文献标志码：Ａ
Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ＤＩＮＧ Ｘｕ—ｒｕｉｎｇ，ＸＩＯＮＧ Ｗａｎｇ—ｅｒ，ＹＵ Ｃｈｏｎｇ—ｚｈｅｎ，ＬＩＡＮＧ Ｚｈｉ—ｙｉ （Ｘｉ ａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ ａｎ ７１００６８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ
ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｍｉｄｄｌｅ—ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ａ ｌｏｎｇ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ，ｌａｒｇｅｒ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ ｂｅａｍ ｐａｔｈ ｉｎ ｉｍａｇｅ ｓｐａｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ