红外双波段折衍混合光学-数字联合系统设计 
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Optical-Digital Joint Design of a Dual-Waveband Infrared Refractive-Diffractive System
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
图 & 表
图 1. 模型分析原理图
Fig. 1. Model analysis principle
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图 2. 衍射效率图。(a)中心波长为长波时;(b)中心波长为中波时
Fig. 2. Diffraction efficiency. (a) When the center wavelength is in long waveband; (b) when the center wavelength is in medium waveband
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图 3. 传统设计方法得到的MTF曲线。(a)中波红外MTF曲线;(b)长波红外MTF曲线
Fig. 3. MTF graphs of traditional design method. (a) MTF of medium wave infrared; (b) MTF of long wave infrared
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图 4. 传统设计方法得到的弥散斑
Fig. 4. Spot diagram obtained by traditional design method
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图 5. 本文设计的光学系统结构图
Fig. 5. Optical system layout of proposed design method
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图 6. 本文设计方法得到的MTF曲线。(a)中波红外MTF曲线;(b)长波红外MTF曲线
Fig. 6. MTF graphs of proposed design method. (a) MTF of medium wave infrared; (b) MTF of long wave infrared
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图 7. 本文设计方法得到的像面弥散斑
Fig. 7. Spot diagram of proposed design method
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图 8. 重建结果图。(a)未处理图像;(b)重建后图像
Fig. 8. Reconstruction results. (a) Unprocessed image; (b) reconstructed image
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表 1系统指标
Table1. Design specifications of designed system
| Parameter | Value |
|---|
| Wavelength /μm | 3.7--4.8 and 7.7--10 | | Field of view /(°) | 14.4 | | Effective focal length /mm | 50 | | F number | 2 |
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表 2两种优化方法得到的弥散斑的均方根半径及方差
Table2. Blurred spot root-mean-square radius and variance obtained by two optimization methods
| Field of view /(°) | Root-mean-square radius /μm |
|---|
| Wavelength of 7.7 μm | Wavelength of 8.5 μm | Wavelength of 10.0 μm |
|---|
| Traditional | Proposed | Traditional | Proposed | Traditional | Proposed | | 0 | 108.59 | 98.81 | 121.51 | 107.76 | 148.52 | 125.64 | | 3.6 | 109.91 | 98.11 | 122.76 | 106.89 | 149.58 | 124.36 | | 5.1 | 111.18 | 97.90 | 123.99 | 106.51 | 150.72 | 123.59 | | 7.2 | 112.96 | 98.81 | 125.81 | 107.09 | 152.59 | 123.42 | | Variance | 3.47 | 0.22 | 3.36 | 0.27 | 3.03 | 1.02 |
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表 3客观评价函数值
Table3. Objective assessment function value
| Image | GMG | LS | BIQI |
|---|
| Blurred image | 1.7367 | 6.5322 | 64.2197 | | Restored image | 3.2802 | 14.5878 | 55.4468 |
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胡洋, 崔庆丰, 孙林, 张博, 朴明旭. 红外双波段折衍混合光学-数字联合系统设计[J]. 光学学报, 2020, 40(14): 1422002. Yang Hu, Qingfeng Cui, Lin Sun, Bo Zhang, Mingxu Piao. Optical-Digital Joint Design of a Dual-Waveband Infrared Refractive-Diffractive System[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(14): 1422002.
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