鱼眼镜头优势在于拥有极大的视场, 可以捕获更多信息。如今鱼眼镜头在安保安防、摄影、航空航天等方面得到广泛应用, 尤其在**和**中的地位不可替代。本文首先概括了鱼眼镜头的成像原理和发展历程, 分析了现代鱼眼镜头初始结构设计中的光线溢出以及与镜面无交点等常见的关键问题和已有的思路, 介绍了现代鱼眼镜头的应用和发展趋势, 最后讨论了鱼眼镜头目前发展中存在的一些设计瓶颈以及鱼眼镜头未来的发展方向。
鱼眼镜头 光线溢出 初始结构 fisheye lens, overflow of light, initial structure
北方夜视科技研究院集团有限公司, 云南昆明 650223
随着卫星载荷在大气和地物等目标探测、识别领域的广泛应用, 空间红外相机技术得到了快速发展, 这对空间红外光学系统的技术水平也提出了越来越高的要求。本文通过调研近十年来国内外典型星载红外光电载荷的技术特点及其变化情况, 分析、总结了空间红外光学技术的研究现状和发展趋势。
红外相机 光学载荷 高分辨率 infrared camera optical load high resolution
为了实现弹载红外相机静态质心配平，在整机质量具有一定要求下，设计了一套数量少、质量 轻、工艺性好、互换性优的配重负载组合。针对狭小空间体积的弹载红外相机设计出配重负载以及合 理安排负载组合的安装位置，提出了先利用三维设计软件 Creo4.0 仿真出原始样机质心位置，再结合 整机的质心要求，在空间两点采用力矩平衡原理计算出配重负载质量和质心应在位置的耦合关系，在 总结归纳了配重负载设计原则之上，运用 Creo4.0 设计出配重负载方案。经过投图、加工、装配以及 严格的质心测试论证，结果表明，该方法很好地实现了质心配平功能，使得弹载红外相机满足质心要 求。这种静态质心配平思路相较于试配法具有快速高效、布局合理等优势。
弹载红外相机 质心配平 力矩平衡原理 质心测试 missile-borne infrared camera, centroid trim, leve
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北京理工大学, 北京 100081
3 云南北方光学科技有限公司, 云南 昆明 650217
4 云南大学物理与天文学院, 云南省高校光电器件工程重点实验室, 云南 昆明 650550
多光谱波段透过型ZnS体材料在整流罩、红外透镜、红外窗口等领域具有广泛应用。本文全面梳理和总结了ZnS体材料制备技术的最新研究进展, 包括热压技术、化学气相沉积+热等静压技术等。分析了不同制备方法对ZnS体材料光学性能的影响因素。最后展望了ZnS体材料的未来发展方向。
硫化锌体材料 红外光学窗口 热压法 化学气相沉积 热等静压 ZnS bulk material, infrared optical window, hot pr
1 北京理工大学 物理学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650217
3 云南北方光学科技有限公司，云南 昆明 650217
4 北京理工大学 光电学院，北京 100081
5 云南大学 物理与天文学院，云南 昆明 650500
红外热像仪可在全天候条件下实现目标识别，在安防、夜视辅助及红外测温系统等领域应用广泛，但红外热像仪成像质量和效果受制于ZnS红外光学镜头的品质和性能。文中采用自主研制的三温区梯度化学气相沉积（TTG-CVD）及退火热处理制备ZnS块体。采用X射线衍射表征出ZnS块体是立方闪锌矿结构，具有光学各向同性，可以满足后续在红外光学镜头中的设计需求。结合红外透过光谱获得ZnS块体在8~12 μm 长波红外波段的平均透过率达71.6%。ZnS块体在1.06 μm处的折射率均匀性为1.94×10−5。进一步采用光学冷加工和单点金刚石车削等工艺，制作出ZnS红外光学透镜和红外镜头。红外光学镜头在空间频率为20 lp/mm时，在半视场（0.5视场）和0.707视场的调制传递函数（MTF）接近衍射极限。红外成像系统在中心视场、0.707视场由像差引起的弥散斑均方根值（RMS）均小于像元尺寸20 μm，系统畸变小于1%，各项指标均达到实际使用要求。
ZnS块体 折射率均匀性 红外光学镜头 调制传递函数 红外成像 ZnS bulk refractive index uniformity infrared optical lens modulation transfer function infrared imaging 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210004
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南昆明 650217
为改善 Ge基底红外长波增透膜的耐恶劣环境性，研究了 LaF3晶体作为低折射率材料的膜系设计过程和制备工艺。通过优化膜系结构和分段制备 LaF3层技术获得了高光学性能的多层增透膜。在 8～ 12 .m波段，峰值透过率达到 98.3%，双面镀膜平均透过率从 48.4%提高到 96.2%。力学性能、环境试验结果显示，基于 LaF3材料的长波高效增透膜在保持高的光能量透过的同时还可以经受较为恶劣的环境测试。
长波红外 高性能增透膜 LaF3 LaF3，long wave infrared band，high performance an
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北方夜视科技集团有限公司, 云南 昆明 650221
研究了LaF3材料的蒸发特性及其在2.5~12 μm红外波段的光学常数, 并将LaF3晶体作为低折射率材料在Ge基底上制备了中波红外3.7~4.8 μm波段高耐用性增透膜。SEM照片显示, 基于LaF3材料的高耐用性增透膜表面纳米晶粒分布均匀致密, 表面光洁度高。利用傅里叶变换红外光谱仪测试了其光谱特性, 在3.7~4.8 μm波段, 峰值透射率达到99.4%, 双面镀膜平均透射率由47.7%提高到98.8%。牢固度、耐久性等环境试验结果显示, 膜层在保持高的光学性能的同时还可以在较为严苛的恶劣环境中使用
高耐用性 增透膜 中波红外 LaF3 LaF3 high durability antireflective film medium-wavelength infrared 红外与激光工程
2019, 48(11): 1117001
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 北方红外技术股份有限公司，云南 昆明 650217
对基于三坐标测量机的大口径红外透镜曲率半径检测方法进行了研究。首先简要阐述了三坐标测量机测量透镜曲率半径的原理，然后根据此原理应用误差理论推导出该方法测量透镜曲率半径时的标准差估计公式，并进行了相关验证实验。实验结果证明该测量标准差估计公式正确，并据此对三坐标测量机测量曲率半径的测量范围以及测量精度进行分析。研究结果表明：由于测量精度随着球冠包角θ值的增大而迅速减小，使得该方法较适用于测量球冠包角θ值较大的大口径透镜。
光学检测 曲率半径测量 三坐标测量机 最小二乘法 测量标准差 optical test curvature radius measurement CMM the least square method the standard deviation of measurement
设计了一款长焦距大变倍比轴向变倍四视场中波红外光学系统.该光学系统由前固定组、变倍调焦组、中间补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成.光学系统采用光学补偿叠加机械补偿方式克服单一光学补偿或机械补偿变焦方式无法同时满足光学系统长焦距、大变倍比、光学系统小型化、光学系统宽温度范围(-40℃～70℃)温度补偿等问题, 实现了兼具长焦距和大变倍比的轴向变倍四视场中波红外光学系统.设计结果表明该光学系统像质良好, 满足热象仪整机使用要求.
红外光学系统 长焦距 轴向变倍 四视场中波红外光学系统 IR optical system long focal length axis-zoom four fields of view MWIR optical system
设计了一款高性能的紧凑型双视场长波红外光学系统, 该光学系统由前固定组、变倍调焦组、后固定组、中继组组成。采用机械补偿变焦方式、光瞳匹配技术、二次成像和二次折叠, 有效地对光学系统纵向和横向尺寸进行了约束, 外形包络在 220 mm×95 mm(局部 135 mm)×50 mm(局部 110 mm)范围内, 系统紧凑, 体积小。通过光学和结构材料的优选搭配及光学系统参数优化配置, 在-40℃～70℃范围内, 控制了光学系统热差, 光学系统光轴稳定, 小视场光轴稳定性＜0.04 mrad, 大/小视场转换光轴平行性＜0.1 mrad; 应用该光学系统的热像仪性能高, MRTD(3 cyc/mrad)＝0.07 K, NETD＝30 mK。设计结果表明光学系统像质良好, 满足热像仪使用要求。
双视场光学系统 长波红外 机械补偿 光瞳匹配 dual FOVs optical system LWIR mechanicallycompensated zoom the entrance pupil matching the exit pupil
