第34卷，第8期 2014年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34.No., 8.pp2293-2292
August, 2014
具有变视场性能的中红外光谱系统设计与研究
白瑜12，3，邢廷文，蒋亚东"，冯
成+
1.中国科学院光电技术研究所，四川成都
610209
2电子科技大学光电信息学院，四川成都
610054
3.中国科学院大学，北京100049
5610200
4，中国南集团成都南玻玻弱有限公司，四川成都
摘要为了用同一设备对目标在中红外光谱段同时实现跟踪和捕获，针对像元尺寸为15μm×15m的新型大面阵640×512红外探测器，设计了一套大面阵申红外光谱变视场探测成像系统，系统光谱范围为3.7 6 实现宽视场结构，应用二次成像技术不仅有效减小了前固定组透镜口径，而且实现了100%冷光阐匹配，减小了进人红外探测器的杂光。该系统仅采用了错和硅两种常用的红外材料，为了有效校正系统的轴外像差和高级像差，并保证变视场系统两种结构的齐焦性，系统应用了非球面技术，设计结果表明，奈奎斯特频率 33lp·mm-1处，系统的牵视场和宽视场的传递函数值均优于0.2，所有视场畸变均小于0.5%，具有优良的成像性能。在极端温度一35～55C范围时，该大面阵中红外光谱变视场探测成像系统案视场结构和宽视场
结构的成像质量变化不大，满足使用要求关键词红外光谱；大面阵；变视场
中图分类号：0439
引言
文献标识码：A
DOI: 10, 3964/j- issn. 10000593(2014)08-229305
时更加舒适，同时像元尺寸减小了一半，使得系统对目标的分辨率提高了一倍，更有利于分辨目标的细节。
由于红外光谱变视场探测系统具有可变化的视场，宽视
由于红外光谱探测成像系统具有陷散性好、可盛夜探
测、可抗电子干扰、图像直观、易于观察、精度高等诸多优点，回时县有可穿透烟、雾、重、雪等限制，在复杂恶劣环境中可完成对目标的探测，因此被广泛应用于导航、搜索、跟踪、安防、警戒等各种领域，是国内外众多相关科研人员的关注热点-5，随着科学技术的不断进步，各种光谱探测系统都希望能够高分募率探测。伴随着红外探测器工艺技术的不断进步，红外探测器的阵列日益变大，可以保证更大的面阵，如非制冷红外探测器阵列由160×120增大为384× 288，640×480，像元尺寸也由45μm×45μm减小为20μm ×20m，制冷红外探测器阵列由320X256，320×240，增大为640×512，640×480，像元尺寸也由30m×30μm减小为15μm×15m，这对于红外光谱探测系统，高分辨率探测成为了可能，像元尺寸为15m×15μm的640×512大面阵制冷探测器与像元尺寸为30m×30m的320×256制冷探测器相比，面阵像元数增加了一倍，使得红外图像读取
收稿日期：2013-10-07，修订日期：2014-01-20
基金项目：国家自然科学基金项目(10874181)资助
场可用于跟踪目标，窄视场可用于捕获目标，为了校正变视场探测系统的色差并保证变视场位置的成像质量，孟剑奇[ 设计的红外光谱变视场探测系统使用了衍射元件，但这不仅增大了系统的加工难度和研制成本，面且衍射效率低会导致整个系统光能透过率低，同时含有得射元件的系统易产生杂光，进而降低系统的对比度和信噪比，杨鹏、唐大为"设计的红外光谱变视场系统也存在含有衍射光学元件不易加工检测、红外探测器面阵小像元尺寸小导致系统分辨率低等不足，且采用轴向移动方式实现变视场存在变视场导程大的不足。针对目前该类系统存在的不足，设计了一个大面阵高分辨率中红外光谱变视场探测成像系统，其窄视场为0，45°，宽视场为0.90"，F数为4.0，系统由8片透镜组成，通过在牵视场结构中切人两片透镜实现宽视场，系统仅含有2个非球面，且都在口径较小的透镜上，加工检测成本低精度高应用二次成像技术不仅有效减小了前固定组透镜口径，而且使得冷光阐效率达到100%，设计结果表明，该大面阵高分
作者简介：白瑜，1982年生，中国科学院光电技术研究所与电子科技大学联合培养博士研究生
e-mail : baiyu91258@163, com