張宇,王文生

(長(zhǎng)春理工大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春 130022）

制冷式紅外長(zhǎng)波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)

張宇,王文生

(長(zhǎng)春理工大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春 130022）

針對(duì)坦克紅外觀瞄系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求,為了滿足戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下紅外目標(biāo)探測(cè)的需求,設(shè)計(jì)了一種制冷式紅外長(zhǎng)波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡。攝遠(yuǎn)物鏡由物鏡組和中繼鏡組構(gòu)成,焦距為-200 mm,F數(shù)為2.1,全視場(chǎng)角為3.6°.探測(cè)器選用Sofradir公司生產(chǎn)的MARS-VLW型紅外長(zhǎng)波焦平面陣列,其分辨率為320×256像素,象元尺寸為30 μm×30 μm.試驗(yàn)結(jié)果表明:在截止頻率17 cy/mm時(shí),溫度-40℃～60℃范圍內(nèi),該攝遠(yuǎn)物鏡各視場(chǎng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)均大約為0.5,點(diǎn)列圖均方根半徑均遠(yuǎn)小于艾利斑半徑34.5 μm,并實(shí)現(xiàn)了100%冷光闌效率。該紅外攝遠(yuǎn)物鏡雖然是針對(duì)坦克紅外觀瞄系統(tǒng)的要求而設(shè)計(jì)的,但其結(jié)構(gòu)緊湊,在-40℃～60℃溫度范圍內(nèi),像質(zhì)優(yōu)良且穩(wěn)定,也可用于其他紅外觀瞄系統(tǒng)。

兵器科學(xué)與技術(shù);光學(xué)設(shè)計(jì);攝遠(yuǎn)物鏡;無(wú)熱化;折衍混合;目標(biāo)探測(cè)

0 引言

基于紅外光學(xué)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別,有著不受氣候、環(huán)境條件影響的優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到各軍事領(lǐng)域。紅外光學(xué)材料對(duì)環(huán)境溫度變化較為敏感,溫度的改變會(huì)引起紅外光學(xué)系統(tǒng)的焦距、像面位置以及像差發(fā)生變化,最終導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。這種由溫度變化導(dǎo)致的像差稱為熱像差[1]。為了能在各種戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下得到較好的成像質(zhì)量,需對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行消熱差研究和設(shè)計(jì)。

目前,消熱差方法主要有機(jī)電主動(dòng)式、機(jī)械被動(dòng)式和光學(xué)被動(dòng)式[2],其中光學(xué)被動(dòng)式是通過(guò)匹配透鏡與鏡頭結(jié)構(gòu)件的熱性能消除熱差,以其質(zhì)量小、無(wú)功耗、可靠性高等特點(diǎn),成為光學(xué)系統(tǒng)消熱差的首選方法。不過(guò),一次成像系統(tǒng)為了達(dá)到100%冷光闌效率必然導(dǎo)致制冷型紅外系統(tǒng)的徑向口徑過(guò)大[3]。在長(zhǎng)波紅外目標(biāo)探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中,為了達(dá)到100%冷光闌效率并減小系統(tǒng)的橫向尺寸,要對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行二次成像。

相比于非制冷式紅外探測(cè)器,制冷式探測(cè)器的信噪比要比非制冷式探測(cè)器高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)[4]。因此,使用制冷式探測(cè)器作為接收器來(lái)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)大大提高了目標(biāo)識(shí)別的精度和準(zhǔn)確度。隨著制冷式探測(cè)器的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)也對(duì)使用制冷式探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了一種折反式長(zhǎng)波無(wú)熱化系統(tǒng),該系統(tǒng)雖然使用了制冷型探測(cè)器,但這種卡塞格林形式使得光束的中心部分被遮攔(遮攔比小于0.4),導(dǎo)致系統(tǒng)分辨率下降,接收的能量減少,也不易裝調(diào)。文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了一種中波紅外無(wú)熱化系統(tǒng),該系統(tǒng)雖為二次成像的無(wú)熱化系統(tǒng),但其使用的波長(zhǎng)處于在紅外中波波段,其探測(cè)到的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于紅外長(zhǎng)波(約紅外長(zhǎng)波的1/15),而且其焦距較小(100 mm),不能有效地探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種非制冷式紅外長(zhǎng)波無(wú)熱化系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但其焦距更小,僅為33 mm,只能探測(cè)15～100 m范圍內(nèi)的目標(biāo),不能用于遠(yuǎn)距離探測(cè),而且該系統(tǒng)應(yīng)用于非制冷型探測(cè)器,探測(cè)精度低。

1 坦克紅外觀瞄系統(tǒng)

坦克裝甲車的火控觀瞄系統(tǒng)是裝甲車的重要組成部分,由瞄準(zhǔn)鏡光機(jī)結(jié)構(gòu)、激光與穩(wěn)瞄控制盒、火控計(jì)算機(jī)和終端顯示系統(tǒng)組成,如圖1所示。

制冷型熱像儀能夠全天候提供高分辨率熱輻射圖像,為觀瞄系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)目標(biāo)信息及目標(biāo)方位信息。激光與穩(wěn)瞄控制盒提供目標(biāo)的距離信息。這些信息送入火控計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理,進(jìn)而控制武器系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn),并將瞄準(zhǔn)信息顯示在終端顯示器上。穩(wěn)定平臺(tái)隔離裝甲車的高頻振動(dòng),使觀瞄系統(tǒng)瞄準(zhǔn)精度提高。

圖1 觀瞄系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of observing-aiming system

制冷型熱像儀為觀瞄系統(tǒng)捕獲目標(biāo)圖像,相當(dāng)于觀瞄系統(tǒng)的眼睛,因此熱像儀的光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量好壞直接影響整個(gè)觀瞄系統(tǒng)的工作效率[8]。

一般情況下,坦克瞄準(zhǔn)鏡的焦距為120 mm,探測(cè)最大距離為3 km左右。為了擴(kuò)大觀瞄系統(tǒng)的探測(cè)距離、并提高系統(tǒng)方位角的精度(取決于焦距和像素尺寸的大小),設(shè)計(jì)了焦距為200 mm的制冷式紅外長(zhǎng)波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡。

2 光學(xué)設(shè)計(jì)原理

2.1 二次成像系統(tǒng)原理

一般的紅外偵察、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)采用的是制冷型探測(cè)器,探測(cè)器本身攜帶的冷光闌即是光學(xué)系統(tǒng)的出瞳,這是由光瞳銜接原則決定的,滿足該原則即滿足冷光闌效率100%.否則會(huì)造成光束切割,降低系統(tǒng)靈敏度,或有額外的雜散熱輻射入射到探測(cè)器上,降低系統(tǒng)信噪比。因此在一次像面后方追加二次成像結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)100%冷光闌效率,同時(shí)減小系統(tǒng)徑向尺寸[9]。二次成像系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 二次成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of secondary imaging optical system

二次成像系統(tǒng)由物鏡組和中繼鏡組成,他們之間的近軸關(guān)系[10]為

式中:fo為物鏡組焦距;fR為中繼鏡組焦距;m為中繼鏡的垂軸放大倍率;f為系統(tǒng)焦距;L為光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng);Dcs為冷光闌到焦平面的距離。二次成像系統(tǒng)無(wú)熱化初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),先依據(jù)(1)式、(2)式、(3)式,確定fo、fR和m,分別設(shè)計(jì)像質(zhì)良好的物鏡組和中繼鏡組,再把兩鏡組按圖2的關(guān)系銜接并再次進(jìn)行優(yōu)化,使系統(tǒng)的出瞳和探測(cè)器冷光闌重合,完成二次成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.2 系統(tǒng)無(wú)熱化原理

由于紅外材料對(duì)溫度變化非常敏感并且紅外系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣,在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮環(huán)境溫度變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,因此紅外系統(tǒng)通常要進(jìn)行無(wú)熱化設(shè)計(jì)。在無(wú)熱化設(shè)計(jì)過(guò)程中,材料的選取是非常重要的,紅外材料的折射率溫度系數(shù)n·是隨著溫度變化而變化的,常用紅外材料以及可見光玻璃材料K9的光學(xué)參數(shù)如表1所示?？芍?紅外材料的折射率溫度系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見光玻璃材料,因此溫度的變化對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)影響是非常大的。

表1 紅外光學(xué)材料與K9玻璃光學(xué)特性比較Tab.1 Optical characteristic comparison of IR opticalmaterial and K9 glass

在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,利用光學(xué)材料熱特性之間的差異,通過(guò)不同特性材料之間的合理組合以及光焦度的合理分配來(lái)消除溫度的影響,從而獲得無(wú)熱化效果[11]。

空氣中由k個(gè)薄透鏡組成的無(wú)熱化系統(tǒng)應(yīng)滿足的光焦度方程、消色差方程、消熱差方程分別為

式中:φ為系統(tǒng)的光焦度;φi為第i個(gè)透鏡的光焦度;hi為軸上點(diǎn)近軸光線在第i個(gè)透鏡上的入射高度;ωi為第i個(gè)透鏡的色散系數(shù);fb為系統(tǒng)的后焦距; Ti為第i個(gè)透鏡的熱差系數(shù),定義為

式中:n為透鏡材料的折射率;n·為折射率溫度系數(shù);αg為透鏡材料的熱膨脹系數(shù)。當(dāng)(5)式、(6)式等于0時(shí),系統(tǒng)滿足消色差及消熱差條件。

在選擇透鏡材料時(shí),首先考慮透鏡材料的熱差系數(shù)的匹配。由3種材料A、B、C構(gòu)成的消熱差、色差的密接透鏡光焦度分配如下:

式中:D=VA(TBVB-TCVC)+VB(TCVC-TAVA)+VC(TAVA-TBVB);Vi為第i個(gè)透鏡的阿貝數(shù)。

由(8)式～(10)式可知,通常實(shí)現(xiàn)光學(xué)被動(dòng)無(wú)熱化需要3種以上材料,考慮到材料的可用性及成本,物鏡組和中繼鏡組均選用Ge、ZnS、AMTIR-1三種材料。同時(shí)考慮成本和紅外材料的透過(guò)率,透鏡的片數(shù)應(yīng)盡可能減少,所以物鏡組采用5片式結(jié)構(gòu)而中繼鏡組采用3片式結(jié)構(gòu)。

3 消熱差攝遠(yuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

該攝遠(yuǎn)物鏡配合Sofradir公司生產(chǎn)的MARSVLW型紅外長(zhǎng)波焦平面陣列使用,所選探測(cè)器的像元數(shù)為320×256,像元尺寸為30 μm×30 μm,故像高為12.3 mm.根據(jù)(11)式可以求出攝遠(yuǎn)系統(tǒng)的全視場(chǎng)角(2ω)為3.6°.

式中:d為所用探測(cè)器對(duì)角線尺寸。

考慮到探測(cè)器的感光靈敏度以及紅外光學(xué)材料的透過(guò)率,要求此光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)口徑為1∶2.1,在該相對(duì)孔徑下,攝遠(yuǎn)物鏡截止頻率為39 cy/mm,滿足探測(cè)器的截止頻率17 cy/mm的要求,并能夠保證像面照度充足及合理的橫向尺寸。

為了避免環(huán)境紅外輻射對(duì)目標(biāo)圖像的影響,要求冷光闌效率達(dá)到100%,且無(wú)漸暈。

為了獲得良好的成像質(zhì)量,并考慮到焦平面陣列探測(cè)器的特性和衍射效應(yīng)的影響及戰(zhàn)場(chǎng)工作環(huán)境,要求光學(xué)系統(tǒng)在-40℃～60℃的溫度范圍內(nèi),其調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)在截止頻率17 cy/mm時(shí)大于0.4.

3.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)所定的視場(chǎng)角、焦距及相對(duì)孔徑系統(tǒng)的總體要求,光學(xué)系統(tǒng)可選用攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)。攝遠(yuǎn)物鏡系統(tǒng)由兩個(gè)透鏡組組成。前組為正透鏡組,后組為負(fù)透鏡組。這種結(jié)構(gòu)可以減小光學(xué)系統(tǒng)的筒長(zhǎng),從而減小體積、降低成本并有利于像差的平衡和校正。

由于所設(shè)計(jì)的制冷式共光路二次成像紅外雙波段折衍混合攝遠(yuǎn)物鏡采用制冷式紅外探測(cè)器,在距離制冷紅外探測(cè)器光敏面24.375 mm處有1 mm厚的保護(hù)玻璃,而冷光闌位于保護(hù)玻璃后3.6 mm,光敏面位于冷光闌后19.775 mm,為了使冷光闌效率達(dá)到100%,并且所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)體積緊湊,在設(shè)計(jì)時(shí)采用二次成像技術(shù)使雙波段攝遠(yuǎn)物鏡的光闌與探測(cè)器的冷光闌重合,即攝遠(yuǎn)系統(tǒng)的光闌,也即出瞳,位于像面前19.775 mm處,并且把探測(cè)器的保護(hù)玻璃也加入系統(tǒng)中一起進(jìn)行像差校正。

攝遠(yuǎn)系統(tǒng)的物鏡組采用“負(fù)、正、負(fù)、正、正”的結(jié)構(gòu)形式,構(gòu)成焦距為257 mm的攝遠(yuǎn)物鏡,并且在第5個(gè)透鏡后34.5 mm處實(shí)現(xiàn)第一次成像。這種“正”、“負(fù)”光焦度相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式,能夠有效地減小系統(tǒng)的球差和色差,并且縮短系統(tǒng)的總長(zhǎng)。在一次像面后32.355 mm處放置中繼鏡組。為減小系統(tǒng)的尺寸,中繼鏡的焦距較短,為29 mm,與物鏡組成焦距-200 mm的攝遠(yuǎn)系統(tǒng),并且組合系統(tǒng)的孔徑光闌被置于探測(cè)器的冷光闌上,實(shí)現(xiàn)100%的冷光闌效率,提高光能利用率,并且減小系統(tǒng)的橫向尺寸,在相對(duì)口徑不變的情況下,系統(tǒng)的橫向尺寸減小了30%.中繼鏡組的出瞳即冷光闌為8.1 mm,中繼鏡組的入瞳與物鏡組的出瞳相重合,滿足了光瞳銜接原則;像方線視場(chǎng)為11 mm,以滿足紅外CCD的探測(cè)元的面積;橫向放大倍率為-0.8倍,以使攝遠(yuǎn)物鏡與中繼鏡視場(chǎng)嵌接。

中繼鏡組采用“正、負(fù)、正”的結(jié)構(gòu)形式,便于自身像差相互補(bǔ)償,降低了像差校正的難度。同時(shí)留有殘余像差,便于優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)物鏡組的殘余像差進(jìn)行補(bǔ)償。

初始結(jié)構(gòu)確定后,使用Zemax軟件對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。首先改變系統(tǒng)中光學(xué)元件的半徑、厚度及空氣間隔這些參數(shù),使本系統(tǒng)在20℃像質(zhì)良好。優(yōu)化后,系統(tǒng)在常溫下得到了良好的像質(zhì)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),需對(duì)系統(tǒng)在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)熱化,同時(shí)還需校正色差和二級(jí)光譜,這也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

由消熱差原理可知,光學(xué)被動(dòng)消熱差的主要方法就是根據(jù)各元件的光學(xué)材料阿貝數(shù)、溫差系數(shù)、透鏡光焦度相互匹配,使系統(tǒng)達(dá)到消熱差的目的(見(4)式～(10)式).由于紅外光學(xué)材料很少,某些材料由于其性質(zhì)不穩(wěn)定也無(wú)法應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中,所以熱差的消除非常困難。隨著光學(xué)零件加工技術(shù)的發(fā)展,衍射元件已經(jīng)能夠被加工出來(lái)。由于衍射元件的負(fù)色散特性,將其加入到光學(xué)系統(tǒng)中,通過(guò)光焦度和材料的匹配,可以很好地消除熱差。

減小二級(jí)光譜的方法主要有選用低色散光學(xué)材料或者使用衍射光學(xué)元件。不過(guò)紅外長(zhǎng)波光學(xué)系統(tǒng)可用的光學(xué)材料本身就非常少,不易找到合適的低色散紅外光學(xué)材料來(lái)消除系統(tǒng)的二級(jí)光譜。為此,物鏡組及中繼鏡組均選用Ge、ZnS和AMTIR1三種不同的材料,并且使用衍射元件的方法,使得系統(tǒng)的色差得到校正的同時(shí),二級(jí)光譜和熱差也得到很好的校正。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化,最終得到了像質(zhì)良好的消熱差結(jié)果。制冷式紅外長(zhǎng)波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡的最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。物鏡組中第3片透鏡的前表面為二元面,用于提高像質(zhì),校正系統(tǒng)球差,慧差,色差以及二級(jí)光譜。此衍射面的基底是橢圓面(圓錐系數(shù)c=25.912),采用1階衍射,其非球面系數(shù)為: α2=-3.264×10-4,α4=2.019×10-7,α6= -2.312×10-10,α8=-5.675×10-14,α10=1.876×10-16,α12=-1.342×10-19,衍射系數(shù)為:A2= -221.883,A4=-4 047.147,A6=3.378×104,A8= -1.421×105.

圖4給出該系統(tǒng)中衍射面的位相及周期與徑向距離的關(guān)系,衍射面的線頻率最大為0.79 cy/mm,對(duì)應(yīng)最小周期線寬為1.266 mm,若每周期刻蝕16個(gè)臺(tái)階,對(duì)應(yīng)的最小特征尺寸為79.133 μm.利用現(xiàn)代金剛石切削加工機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)該衍射面的加工。本文的衍射面使用Precitech Nanoform 700Ultra型加工機(jī)加工,其加工精度可達(dá)10 nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該衍射面的加工精度要求。

圖4 衍射面的位相及周期與徑向距離的關(guān)系Fig.4 Relationship between phase periods and radial distances of the diffractive surface

4 消熱差攝遠(yuǎn)系統(tǒng)的性能分析

光學(xué)系統(tǒng)在20℃、-40℃和60℃的MTF曲線如圖5所示。

由圖5可看出,在溫度-40℃～60℃范圍內(nèi),各視場(chǎng)的MTF變化極小,在紅外焦平面陣列的截止頻率17 cy/mm時(shí)的MTF值均約為0.5,且接近衍射極限0.55,保證了系統(tǒng)在該溫度范圍內(nèi)成像優(yōu)良。

光學(xué)系統(tǒng)在20℃、-40℃和60℃的色差如圖6所示。

由圖6可看出,在溫度-40℃～60℃范圍內(nèi),波長(zhǎng)8 μm、10 μm、12 μm的球差曲線在約0.65帶相交于一點(diǎn),表明該物鏡在溫度-40℃～60℃范圍內(nèi),色差及二級(jí)光譜均得到了很好的校正。分析各色光的球差曲線的彎曲形狀可知,攝遠(yuǎn)物鏡除有3級(jí)球差外,還有5級(jí)和7級(jí)高級(jí)球差,但曲線都在0.40視場(chǎng)、0.65視場(chǎng)和0.90視場(chǎng)位置與縱軸相交,表明物鏡已在3個(gè)位置校正了高級(jí)像差,系統(tǒng)像差已達(dá)到極好的校正。

圖5 攝遠(yuǎn)物鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線Fig.5 MTF curves of telephoto objective

5 結(jié)論

針對(duì)坦克紅外觀瞄鏡的目標(biāo)探測(cè)需求而設(shè)計(jì)的制冷式紅外長(zhǎng)波段折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡,其孔徑光闌和探測(cè)器的冷光闌重合,實(shí)現(xiàn)了100%的冷光闌效率,提高了系統(tǒng)探測(cè)靈敏度。該攝遠(yuǎn)物鏡采用二次成像技術(shù),在相對(duì)口徑不變的情況下,系統(tǒng)橫向尺寸減小了30%;僅加入一個(gè)二元面校正了攝遠(yuǎn)物鏡的高級(jí)像差、二級(jí)光譜和熱差,使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊。該系統(tǒng)相對(duì)孔徑大、焦距長(zhǎng)、分辨率高,在-40℃～60℃溫度范圍內(nèi),紅外長(zhǎng)波段的各個(gè)視場(chǎng)MTF均約0.5,像質(zhì)優(yōu)良且保證了此溫度范圍內(nèi)像質(zhì)的穩(wěn)定性;該紅外攝遠(yuǎn)物鏡也可用于其他紅外觀瞄系統(tǒng)。

圖6 制冷式紅外長(zhǎng)波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡的色差圖Fig.6 Longitudinal chromatic aberration of cooled LWIR refractive/diffractive athermal telephoto objective

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Design of Cooled LWIR Refractive/diffractive Athermal Telephoto Objective

ZHANG Yu,WANG Wen-sheng
(Laboratory of Contemporary Optical Measure Technology,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,Jilin,China)

According to the overall design requirement of tank infrared observing-aiming system,a cooled LWIR refractive/diffractive athermal telephoto objective is designed in order to meet the requirements of infrared target detection in battlefield environments.The telephoto objective is composed of objective and relay lens.The focal length is-200 mm,the F number is 2.1,and the full field of view is 3.6°.The detector is the MARS-VLW LWIR focal plane array produced by Sofradir Company.Its resolution is 320×256 pixels,and the pixel size is 30 μm×30 μm.The image quality of this telephoto objective is excellent.In the temperature range of-40℃～60℃,MTF of each field of view is about 0.5 at the cutoff frequency of 17 cy/mm,the root mean square radius of spot diagram for each field of view is much smaller than the Airy spot radius(34.5 μm).The cold-shield efficiency is 100%.This infrared telephoto objective can be used for other infrared observing-aiming system.

ordnance science and technology;optical design;telephoto objective;athermalization;refractive/diffractive hybrid;target detection

TN21

:A

1000-1093(2014)05-0648-06

10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.011

2013-02-04

張宇(1987—),女,博士。E-mail:48372765@qq.com;

王文生(1944—),男,教授,博士生導(dǎo)師。E-mail:wwciom@163.com