微光彩色夜视光学系统设计与像质评价

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1、第31卷第5期应用光学V01．31No．52010年9月JournalofAppliedOpticsSep．2010文章编号：1002—2082(2010)05—0695—06微光彩色夜视光学系统设计与像质评价蔡占恩，刘朝晖，黄静，牛金星h。(1．中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：为了充分利用可见光和长波红外所蕴含的不同信息进行数据融合、彩色显示，分析了3种不同类型双波段光学系统及其成像性能，设计了全折射光学系统、折反射光学系统和离轴三反射双谱光学系统。采用不同的分光形式，反射可见光波段，透射长波红外波段，使3种不

2、同类型光学系统的全视场角和相对孔径分别为5。和1：1．7；光学系统在可见光波段成像质量对应的空间频率50lp／ram处的MTF===0．6O，在长波红外波段成像质量对应的空间频率15lp／mm处的MTF一0．30。对不同结构类型的系统特点进行分析和讨论，给出了各种像差曲线和光学传递函数曲线，为多波段彩色夜视设计了不同类型的光学系统。关键词：夜视光学系统；微光彩色；双波段；光学设计中图分类号：TN22文献标志码：AOpticaldesignforlow-level-lightcolornightvisionsystemanditsimagequalityevaluationCAIZha

3、n—en，LIUZhao—hui，HUANGJing，NIUJin—xing’(1．Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMechanicsofCAS，Xi’an710119，China；2．GraduateUniversityofCAS，Beijing100039，China)Abstract：Inordertousevisibleandlongwaveinfraredinformationforimagefusionandcolordisplay，threedual—bandimagingopticalsystemsandtheirsimagingp

4、erformancewereanalyzed．All—refractiveopticalsystem，catadioptricopticalsystemandoff—axisthree—reflectiondualspectrumopticalsystemweredesigned．AbeamsplitterwasadoptedtoreflectvisibleandtransmitLWinfrared．Itsfullfieldofviewandrelativeapertureareupto5。andF／1．7，andMTFishigherthan0．60at50lp／mminthevi

5、sibleregion，higherthan0．30at18lp／mmintheLWIRregion．Theconstructionfeaturesofthelensarediscussed，theaberrationcurvesandMTFcurvesofthesystemarepresented．Keywords：nightvision；opticalsystem；low—level—lightcolor；dual—band；opticaldesign引言仅能提供单色的黑自图像，然而通过彩色编码，实现双波段甚至多波段假彩色融合图像会有助于单波段夜视技术从出现发展到现在，己经具有相

6、当完整的理论和比较成熟的技术，但由于其在获目标识别，使识别速度提高30％，识别错误减少取信息方面局限于几个m的光谱范围内，且为单6O，尤其在军事应用中，由于目标的伪装，单一波一模式，这使得系统的应用受到限制。由于夜晚目段的信息减弱及辐射波段移动等原因，使得目标的标的照度太低，目前的微光夜视装置和红外热图像识别概率下降。众所周知，人眼对于目标的识别不收稿日期：2010—01—27；修回日期：2010—03—05作者简介：蔡占恩(1985一)，男，青海省人，硕士研究生，主要从事微光夜视与红外光学系统设计方面的研究工作。E—mail：yunpiaoxiang：@163．corn、·696·

7、应用光学2010，31(5)蔡占恩，等：微光彩色夜视光学系统设计与像质评价仅可以通过亮度和对比度，还可以通过色度来识光电探测器件：在可见光波段采用与超二代像别。目标与背景之间的色度差别，有助于提高从背增强器耦合的微光CCD探测器，靶面有效直径为景中发现和识别目标的概率，特别是在低亮度对比18mm；在长波红外波段采用320×240元非致冷情况下有显著影响。同时，从信息论的角度分析，单型焦平面阵列红外探测器，探测器单元尺寸大小为色图像仅反映景物的亮度信息，而彩