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一种机载多光谱共口径瞄准吊舱光学系统设计

刘莹奇 陆红强 舒营恩 宁新潮 杨少康 卜忠红

刘莹奇, 陆红强, 舒营恩, 宁新潮, 杨少康, 卜忠红. 一种机载多光谱共口径瞄准吊舱光学系统设计[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2025-0011
引用本文: 刘莹奇, 陆红强, 舒营恩, 宁新潮, 杨少康, 卜忠红. 一种机载多光谱共口径瞄准吊舱光学系统设计[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2025-0011
LIU Ying-qi, LU Hong-qiang, SHU Ying-en, NING Xin-chao, YANG Shao-kang, BU Zhong-hong. Design of an optical system for airborne common-aperture multispectral targeting pod[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2025-0011
Citation: LIU Ying-qi, LU Hong-qiang, SHU Ying-en, NING Xin-chao, YANG Shao-kang, BU Zhong-hong. Design of an optical system for airborne common-aperture multispectral targeting pod[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2025-0011

一种机载多光谱共口径瞄准吊舱光学系统设计

cstr: 32171.14.CO.2025-0011
基金项目: 省博士后科研资助项目(No. JA070202109145)
详细信息
    作者简介:

    刘莹奇(1985—),男,黑龙江北安人,博士后,研究员,所级科技带头人;2007年于哈尔滨工业大学获得学士学位,2013年于中国科学院大学获得博士学位,目前主要从事机载光电载荷人工智能化总体设计工作。E-mail:a1032510210@126.com

  • 中图分类号: TH74

Design of an optical system for airborne common-aperture multispectral targeting pod

Funds: Supported by Province Postdoctoral Research Funding Project (No. JA070202109145)
More Information
  • 摘要:

    采用折叠离轴三反望远镜作为共光路组件,设计了一种适合于新型机载多光谱共口径瞄准吊舱的光学系统。该光学系统具有小型化、高透过率、多光谱、长焦距、装调难度低等特点。所设计的多光谱共口径光学系统,光学有效口径为220 mm、近红外焦距为1100 mm、短波红外焦距为1200 mm、中波红外焦距为880 mm,并可作为收发一体天线集成有激光测照器,与其它成像传感器共口径、共快反镜,装载于Ф500 mm系列典型机载球形光电吊舱平台。光学设计分析与结果表明,光学设计像质达到了衍射极限,各项指标参数均满足技术要求。

     

  • 图 1  经典离轴三反望远镜构型

    Figure 1.  Classic off-axis three mirror telescope configuration

    图 2  折叠式离轴三反望远镜构型

    Figure 2.  Folding off-axis three mirror telescope configuration

    图 3  系统组成:1-离轴主镜,2-离轴次镜,3-离轴三镜,4-折转反射镜,5-快反镜,6-第一分光镜,7-近红外/短波红外调焦镜,8-第二分光镜,9-会聚近红外组件,10-近红外焦平面,11-第三分光镜,12-会聚短波红外组件,13-短波红外焦平面,14-激光测照器,15-会聚中波红外组件,16-中波红外调焦镜,17-中波红外焦平面

    Figure 3.  System composition: 1- off-axis primary mirror, 2- off-axis secondary mirror, 3- off-axis tertiary mirror, 4- folding mirror, 5- fast steering mirror, 6- first beam splitter, 7- visible/swir focusing lens, 8- second beam splitter, 9- convergent visible lens group, 10- visible focal plane, 11- third beam splitter, 12- convergent SWIR lens group, 13- SWIR focal plane, 14- laser designator, 15- convergent MWIR lens group, 16- MWIR focusing lens, 17- MWIR focal plane

    图 4  离轴三反望远镜组件光程差曲线

    Figure 4.  Off-axis three mirror telescope OPD curves

    图 5  近红外会聚通道

    Figure 5.  Convergent visible lens group

    图 6  近红外会聚通道的MTF曲线

    Figure 6.  Convergent visible lens group MTF curves

    图 7  近红外会聚通道的点列图

    Figure 7.  Convergent visible lens group spot diagram

    图 8  短波红外会聚通道

    Figure 8.  Convergent SWIR lens group

    图 9  短波红外会聚通道的MTF曲线

    Figure 9.  Convergent SWIR lens group MTF curves

    图 10  短波红外会聚通道的点列图

    Figure 10.  Convergent SWIR lens group spot diagram

    图 11  中波红外会聚通道

    Figure 11.  Convergent MWIR lens group

    图 12  中波红外会聚通道的MTF曲线

    Figure 12.  Convergent MWIR lens group MTF curves

    图 13  中波红外会聚通道的点列图

    Figure 13.  Convergent MWIR lens group spot diagram

    图 14  公差分析曲线

    Figure 14.  Tolerance analysis curves

    表  1  光学设计要求

    Table  1.   Specifications of optical design

    通道 指标 参数
    系统要求 外包络尺寸 ≤Ф500 mm
    近红外 谱段 0.6~0.9 μm
    探测器分辨率 5120×4096
    探测器像元尺寸 4.5 μm
    焦距 1100 mm
    F# 5.0
    传函 >0.2@110 lp/mm
    视场角 1.2°×0.96°
    畸变 <0.5%
    短波红外 谱段 1.0~1.7 μm
    探测器分辨率 1280×1024
    探测器像元尺寸 15 μm
    焦距 1200 mm
    F# 5.5
    传函 >0.4@33 lp/mm
    视场角 0.92°×0.73°
    畸变 <0.5%
    中波红外 谱段 3.4~4.2 μm
    探测器分辨率 1280×1024
    探测器像元尺寸 15 μm
    焦距 880 mm
    F# 4.0
    传函 >0.2@33 lp/mm
    视场角 1.25°×1.0°
    畸变 <0.5%
    激光测照 谱段 1.064 μm
    束散角 <0.05 mrad
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    表  2  公差分析结果

    Table  2.   Tolerance analysis result

    公差类型 公差容限
    表面公差 光圈 1
    厚度 0.02
    偏心 0.01
    倾斜 15″
    元件公差 偏心 0.01
    倾斜 15″
    折射率 0.0002
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2025-04-21

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