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《像旋掃描在紅外成像系統(tǒng)中的應用研究g》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、像旋掃描在紅外成像系統(tǒng)中的應用研究鄧鍵1李銳鋼2鄭昌盛1(1.西南技術物理研究所二部四川成都610041）（2.長春光學精密機械與物理研究所中國科學院光學系統(tǒng)先進制造技術重點實驗室吉林長春130031）摘要：研究了采用像旋掃描原理以擴大視場的途徑，并建立了一個二次成像結構的設計模型，采用了別漢棱鏡作為像方一維掃描器件，通過偏置制冷型中波紅外探測器，實現(xiàn)了光學系統(tǒng)出瞳與冷光闌的完全匹配，并采用光學被動消熱差以保證不同溫度的像質(zhì)。該模型的相對孔徑為1：3，波長為3.7μm~4.8μm，焦距為34mm，視場達±20o，采
2、用了八片透鏡兩個非球面，在全視場范圍內(nèi)具有接近衍射限的像質(zhì)。關鍵詞：光學設計；像旋；像方掃描；別漢棱鏡；無熱化中圖分類號：TN202 文獻標識碼：AAppliedresearchofinfraredimagesystembyusingimagerotatorscanprincipleDENGJian1,LIRui-Gang2,ZHENGChang-Sheng(1.SouthwestInstituteofTechnicalPhysics,2ndDepartment,SiChuan,ChengDu610041,Chi
3、na)(2.KeyLaboratoryofOpticalSystemAdvancedManufacturingTechnology,ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,CAS,JiLin,Changchun130031,China)Abstract:Theprincipleofimagerotatorscanisstudiedtobeasthemethodtoexpandopticalsystem’sfieldofview(FOV).Anoptica
4、ldesignmodelisintroduced,whichsystemisasecondaryimagingstructure,andPechanprismisusedasone-dimensionscandevice.Thecooleddetectoristiltedanddescendedtomatchtheopticalsystemexitpupilwiththedetectorcoldstop,andopticalpassiveathermaliztiontechnologyisusedtosatisfy
5、theimagingquality.Themodel’srelativeapertureis1:3,andthefocallengthis34mm,andtheFOVis±20°.Theopticalsystemhas8lenseswith2aspheresurfaces,whichhasneardiffractionlimitimagequalityinthewholeFOV.Keywords:Opticaldesign;Imagerotator;imagespacescan;Pechanprism;Atherm
6、alization引言對于制冷型紅外光學系統(tǒng)，由于像素較少且有冷指等物理因素的限制，難以兼顧長焦高分辨和搜索大視場之間的矛盾，要么需要專門的物方掃描鏡，要么將光學系統(tǒng)安裝在萬向支架上。一種新的解決思路是進行像方掃描，把探測器對應的視場作為瞬時視場，需要的物方視場作為像方掃描視場，通過像方掃描使焦平面分時復用，可在一定程度上解決長焦高分辨率和大視場之間的矛盾，從而達到簡化結構的目的。在1998年的SPIE文獻中[1]，博登湖技術公司(BGT)就提出了一種采用四個前置物鏡的二次成像光學系統(tǒng)，通過微透鏡陣列的掃描將不同位
7、置物鏡所成的一次像導入后置成像光路，使一個焦平面探測器根據(jù)掃描位置的不同可對四個視場成像，達到四個焦平面探測器拼接的效果，其結果相當于把光學系統(tǒng)的視場擴大了兩倍。實現(xiàn)這一目的還可以通過其他途徑，如1994年LacyG.Cook等人即在其專利設計中采用了別漢棱鏡作為掃描器件，在一個傳統(tǒng)的一次成像中波紅外光學系統(tǒng)中獲得了與BGT公司類似的視場拼接的效果。但在工程實用化上有所欠缺的是，該設計沒有考慮探測器的冷光闌限制，為一次成像結構。本文即根據(jù)該專利的掃描原理，綜合了BGT公司的二次成像方案，在工程運用基礎上建立了一個設
8、計模型，針對制冷型中波紅外探測器，進行了包括光學被動消熱差和冷光闌匹配的設計方法研究，該設計僅采用一個普通制冷型中波紅外探測器和一組光學系統(tǒng)即獲得兩倍于普通系統(tǒng)的視場范圍。1.像旋發(fā)生器一維像方掃描可采用具有像旋能力的像旋發(fā)生器實現(xiàn)，通過像旋發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)使不同位置的物體產(chǎn)生的像固定在的特定某一焦面位置。道威棱鏡、別漢棱鏡、阿貝棱鏡和K鏡都具有像旋能力，其產(chǎn)生
