制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.011

兵工学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (5): 648-653.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.011

制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计

张宇，王文生

（长春理工大学现代光学测试技术实验室，吉林长春 130022）

收稿日期:2013-02-04 修回日期:2013-02-04 上线日期:2014-06-23
通讯作者: 张宇 E-mail:48372765@qq.com
作者简介:张宇（1987—），女，博士

Design of Cooled LWIR Refractive/diffractive Athermal Telephoto Objective

ZHANG Yu, WANG Wen-sheng

(Laboratory of Contemporary Optical Measure Technology, Changchun University of Science and

Received:2013-02-04 Revised:2013-02-04 Online:2014-06-23
Contact: ZHANG Yu E-mail:48372765@qq.com

摘要/Abstract

摘要： 针对坦克红外观瞄系统的总体设计要求，为了满足战场环境下红外目标探测的需求，设计了一种制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜。摄远物镜由物镜组和中继镜组构成，焦距为-200 mm，F数为2.1，全视场角为3.6°. 探测器选用Sofradir公司生产的MARS-VLW型红外长波焦平面阵列，其分辨率为320×256像素，象元尺寸为30 μm×30 μm. 试验结果表明：在截止频率17 cy/mm时，温度-40 ℃~60 ℃范围内，该摄远物镜各视场的调制传递函数（MTF）均大约为0.5，点列图均方根半径均远小于艾利斑半径34.5 μm，并实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜虽然是针对坦克红外观瞄系统的要求而设计的，但其结构紧凑，在-40 ℃~60 ℃温度范围内，像质优良且稳定，也可用于其他红外观瞄系统。

关键词: 兵器科学与技术, 光学设计, 摄远物镜, 无热化, 折衍混合, 目标探测

Abstract: According to the overall design requirement of tank infrared observing-aiming system, a cooled LWIR refractive/diffractive athermal telephoto objective is designed in order to meet the requirements of infrared target detection in battlefield environments. The telephoto objective is composed of objective and relay lens. The focal length is -200 mm, the F number is 2.1, and the full field of view is 3.6°. The detector is the MARS-VLW LWIR focal plane array produced by Sofradir Company. Its resolution is 320× 256 pixels, and the pixel size is 30 μm×30 μm. The image quality of this telephoto objective is excellent. In the temperature range of -40 ℃~60 ℃, MTF of each field of view is about 0.5 at the cutoff frequency of 17 cy/mm, the root mean square radius of spot diagram for each field of view is much smaller than the Airy spot radius (34.5 μm). The cold-shield efficiency is 100%. This infrared telephoto objective can be used for other infrared observing-aiming system.

Key words: ordnance science and technology, optical design, telephoto objective, athermalization, refractive/diffractive hybrid, target detection

中图分类号:

TN21

张宇，王文生. 制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计[J]. 兵工学报, 2014, 35(5): 648-653.

ZHANG Yu, WANG Wen-sheng. Design of Cooled LWIR Refractive/diffractive Athermal Telephoto Objective[J]. Acta Armamentarii, 2014, 35(5): 648-653.

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