一种用于红外目标模拟器的超宽谱段消热差投影光学系统

摘要

本发明属于红外投影光学技术领域，具体地涉及一种用于中长波红外目标模拟器的超宽谱段消热差投影光学系统。该光学系统采用了卡塞格林反射结构和兼容中长波的透射材料，可保证中长波同时共口径工作，避免了双波段系统的复杂以及存在的像素匹配问题。采用反射结构还使得系统尺寸紧凑。使用ZnS与Ge起到消色差和消热差的作用，保证系统的超宽光谱覆盖范围，较宽的温度适应范围。

主权项

一种用于红外目标模拟器的超宽谱段消热差投影光学系统，其特征在于：该系统包括按顺序依次设置的红外光源(1)、光学系统、出瞳(6)；(1)红外光源(1)为一块有效尺寸是直径100mm的真空靶板，采用聚焦电子束轰击真空靶板产生像素点，发光原理类似阴极射线显像管，工作波段内对比度为1000:1以上，像素点的直径小于200μm；红外光源(1)设置在真空腔体内，其产生的红外图像透过光学系统中的玻璃窗口(2)往外辐射；(2)光学系统采用卡塞格林反射结构，由4片镜片组成，按距离红外光源(1)由近至远的顺序依次为玻璃窗口(2)、双弯月正透镜(3)、主反射镜(4)、次反射镜(5)；其中，玻璃窗口(2)采用ZnS平面窗片；双弯月正透镜(3)选用材料Ge，靠近红外光源的表面为球面，另一表面为非球面；主反射镜(4)靠近红外光源的表面为平面，另一表面为球面；主反射镜(4)上设置直径为100mm的中心遮拦；次反射镜(5)的靠近红外光源(1)的表面为球面，另一表面为平面；玻璃窗口(2)和红外光源(1)之间的间隔距离为100mm；双弯月正透镜(3)的靠近红外光源(1)的表面顶点和玻璃窗口(2)之间的间隔距离为60.02mm；次反射镜(5)的靠近红外光源(1)的表面顶点和双弯月正透镜(3)的远离红外光源(1)的表面顶点之间的间隔距离为687.56mm；主反射镜(4)的远离红外光源(1)的表面顶点和次反射镜(5)的靠近红外光源(1)的表面顶点之间的间隔距离为550mm；设定沿着光学传播方向，曲面为凸面的曲率半径为正，曲面为凹面的曲率半径为负；双弯月正透镜(3)的靠近红外光源(1)的表面顶点曲率半径R31为87.52mm；双弯月正透镜(3)的远离红外光源(1)的表面顶点曲率半径R32为52.34mm；主反射镜(4)球面顶点曲率半径R4为‑1810.39mm；次反射镜(5)球面顶点曲率半径R5为‑1198.41；(3)该系统中全视场的角度为2.9°，出瞳(6)口径为150mm，出瞳距为900mm，出瞳(6)和主反射镜(4)球面顶点之间的间隔距离为1455mm；(4)系统具有消热差功能，适应15到35℃的工作环境，在此温度区间内，系统的调制传递函数MTF的变化＜10％。