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分孔径红外偏振成像仪光学系统设计

王琪 梁静秋 梁中翥 吕金光 王维彪 秦余欣 王洪亮

王琪, 梁静秋, 梁中翥, 吕金光, 王维彪, 秦余欣, 王洪亮. 分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 188bet网站真的吗 , 2018, 11(1): 92-99. doi: 10.3788/CO.20181101.0092
引用本文: 王琪, 梁静秋, 梁中翥, 吕金光, 王维彪, 秦余欣, 王洪亮. 分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 188bet网站真的吗 , 2018, 11(1): 92-99. doi: 10.3788/CO.20181101.0092
WANG Qi, LIANG Jing-qiu, LIANG Zhong-zhu, LV Jin-guang, WANG Wei-biao, QIN Yu-xin, WANG Hong-liang. Design of decentered aperture-divided optical system of infrared polarization imager[J]. Chinese Optics, 2018, 11(1): 92-99. doi: 10.3788/CO.20181101.0092
Citation: WANG Qi, LIANG Jing-qiu, LIANG Zhong-zhu, LV Jin-guang, WANG Wei-biao, QIN Yu-xin, WANG Hong-liang. Design of decentered aperture-divided optical system of infrared polarization imager[J]. Chinese Optics, 2018, 11(1): 92-99. doi: 10.3788/CO.20181101.0092

分孔径红外偏振成像仪光学系统设计

基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 61575193

国家自然科学基金资助项目 61376122

国家自然科学基金资助项目 61027010

国家自然科学基金资助项目 61627819

吉林省科技发展计划资助项目 20150520101JH

吉林省科技发展计划资助项目 20150101049JC

吉林省科技发展计划资助项目 20150204072GX

吉林省科技发展计划资助项目 20130206010GX

长春市科技计划资助项目 2013261

应用光学国家重点实验室开放基金资助项目 

详细信息
    作者简介:

    王琪(1991—), 女, 黑龙江齐齐哈尔人, 硕士研究生, 主要从事红外偏振成像光学系统设计方面的研究。E-mail:903055249@qq.com

    梁中翥(1978—),男,四川广安人,博士,研究员,主要从事基于MEMS技术的光学器件及系统方面的研究。E-mail:liangzz@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: O439

Design of decentered aperture-divided optical system of infrared polarization imager

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61575193

National Natural Science Foundation of China 61376122

National Natural Science Foundation of China 61027010

National Natural Science Foundation of China 61627819

Jilin Provincial Science and Technology Development Plan 20150520101JH

Jilin Provincial Science and Technology Development Plan 20150101049JC

Jilin Provincial Science and Technology Development Plan 20150204072GX

Jilin Provincial Science and Technology Development Plan 20130206010GX

Changchun Science Development Plan 2013261

Open Fund of State Key Laboratory of Applied Optics, CIOMP 

More Information
  • 摘要: 为了在复杂及伪装的红外背景中识别出小温差目标,本文提出了一种基于分孔径的偏振成像系统结构,并对分孔径偏振成像系统所采用的分孔径成像系统及中继成像系统进行了设计研究。首先,根据Stokes矢量介绍了系统的工作理论和光学结构;其次,在现有探测器的结构参数要求下,计算出了光学系统的偏心量等参数,选择硅、锗作为透镜材料。在此基础上,确定了分孔径成像系统结构和中继成像系统结构。接着使用离轴偏心多重结构设计方法对初始结构进行了优化,研究了将普通红外物镜转变为具有实入瞳的像方远心结构的方法;最后,完成了分孔径成像系统和中继成像系统的整体系统匹配。设计结果表明,整体系统的调制传递函数在探测器奈奎斯特频率为17 lp/mm处大于0.6,能够满足系统的设计要求。本文设计的结构可以对探测目标实现实时偏振成像,且具有结构紧凑的优点。

     

  • 图 1  分孔径红外偏振成像系统结构

    Figure 1.  Structure schematic of decentered aperture-divided optical system for infrared polarization imager

    图 2  单个偏振通道

    Figure 2.  Single polarization channel

    图 3  光学成像系统结构

    Figure 3.  Telecentric structure of optical system

    图 4  分孔径成像系统单通道结构图

    Figure 4.  Single channel structure of aperture-divided imaging system

    图 5  中继成像系统物方远心光路

    Figure 5.  Telecentric optical path of relay imaging system

    图 6  (a) 分孔径成像系统MTF;(b)中继成像系统MTF

    Figure 6.  (a)MTF of aperture-divided imaing system; (b)MTF of relay imaging system

    图 7  整体光学系统

    Figure 7.  Integrated optical system

    图 8  系统像质评价

    Figure 8.  Image quality evaluation

    表  1  分孔径成像系统单通道参数

    Table  1.   Parameter of single channel in aperture-divided imaging system

    序号 半径/mm 厚度/mm 玻璃
    1 231.60 3.298 4 SILICON
    2 1 066.53 54.34
    3 102.02 9.87 GERMANIUM
    4 71.55 78.42
    5 389.06 8.02 SILICON
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    表  2  分孔径成像系统初级像差

    Table  2.   Primary aberrations of aperture-divided imaging system

    SA TCO TAS SAS DST
    -0.001 631 0.002 635 -0.000 091 -0.000 398 -0.007 235
    下载: 导出CSV

    表  3  中继成像系统参数

    Table  3.   Parameters of relay imaging system

    序号 半径/mm 厚度/mm 玻璃
    1 100.99 3.80 SILICON
    2 402.03 1.20
    3 339.21 1.70 GERMANIUM
    4 145.70 107.56
    5 52.51 3.58 GERMANIUM
    6 57.26 1.40
    7 -17.20 5.68 GERMANIUM
    8 -23.30 21.48
    9 无限 11.94
    10 162.75 1.20 GERMANIUM
    11 -43.54 1.92
    12 -14.81 3.31 GERMANIUM
    13 -176.52 1.20
    14 -433.77 3.16 SILICON
    15 -21.18 1.86
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-11
  • 修回日期:  2017-10-13
  • 刊出日期:  2018-02-01

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