基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计-论文.pdf

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1、第43卷第3期红外与激光工程2014年3月Vo1．43NO．3InfraredandLaserEngineeringMar．2014基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计李刚1,2，樊学武，邹刚毅．一，王红娟1,2(1．中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：红外探测器的尺寸是制约光学系统大幅宽成像的重要因素，选择合适的光学系统结构和成像方式，则可以规避探测器的限制。文中提出了一种像方摆扫成像模式，基于成熟的常规尺寸红外面阵探测器，采用多帧图像拼接的方式，满足了光学系统的大幅宽成像要求。鉴于像方摆扫需要在平行光路中进行，

2、在两反无焦系统的基础上，研究了三反无焦系统的设计方法，给出了初始结构的计算公式。光学系统总体上分为前置的无焦压缩系统、扫描摆镜、成像组。其中，扫描摆镜位于平行光路中的出瞳位置，采用视场分光的方式分别实现中波红外和长波红外成像，通过仿真分析，光学系统的冷反射得到有效抑制，MTF接近衍射极限。关键词：红外双波段；三反无焦系统；像方摆扫；光学设计中图分类号：TN216文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)03—0861—06Designofspaceopticalsystemwithdoubleinfraredwavebandbasedonimagespacescanni

3、ngLiGang，FanXuewu，ZouGangyi，WangHongjuan，(1．XianInstituteofOpticsandPrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences，Xian710119，China2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Thedesignofopticalsystemswithwidegroundcoveragearerestrictedbythesizeofinfrareddetector．Thisproble

4、mcanbesolvedbychoosingtheappropriateimagingmode．Akindofimagespacescanningmethodwasgiveninthepaper．Itcouldsatisfytheopticalsystemswithgeneralareainfrareddetectors．Thepicturewasbuiltbyimagemosaicstechnology．Becausetheimagespacescanningmethodneedstobedoneintheparallellightpath，thedesignmethodofth

5、ree—mirrorafocalsystemwasstudiedbasedontwo-mirrorafocalsystemandtheformulastocomputetheinitialstructurewasgiven．Theopticalsystemconsistsofafocalsystem，scanningmirrorandimagingpart．Thescanningmirorwasplacedattheexitpupiloftheafoaclsystem．TheMWlRandLWIRwereseparatedbythefield-biasmethodandimaged

6、respectively．ThesimulationanalysisshowsthattheNarcissusisundercontrolandtheMTFoftheopticalsystemisveryclosetothediffractionlimit．Keywords：doubleinfraredwaveband；three—mirorafocalsystem；imagespacescanning；opticaldesign收稿日期：2013—07—05：修订日期：2013—08—12基金项目：青年基金(61107008)；西部之光(Jll一022)作者简介：李刚(1985-

7、)，男，硕士生，主要从事光学设计方面的研究。Email：ligang85@opt．ac．ca导师简介：樊学武(1972-)，男，研究员，博士生导师，博士，主要从事光学设计、光学检测方面的研究。Email：fanxuewu@opt．ac．ca862红外与激光工程第43卷表2红外探测器参数0引言Tab．2ParameteroftheIRdetector红外光学系统在空间遥感中有着重要的应用价值，随着空间光学系统分辨率的提高，系统口径和焦距进一步增大，像面也随之增大，而红外