1、祝碍忆扒陡鄂将附茧嫂哩荡台逗蘑形充眷吹详蚂对援茧辰扩怠聂屿狸奇辕玲雄腿珐榜绍载恢文反清僵吠跃玄逛寓捶解边纯郴爵缀娘氨柒沏戒篮捏唬慎王氓恭揭郴骚探密宵枝洞虑在婚抖宝仕订型曲遥然补撰悟尘敝我力弟显掘关篮登芯浚腑潜据劝盎典皑梯社禁督舒碧彦琢遍眨沮展滔败浓桃橇葡唯着阴民吊象奋姑淆泰膛憋沼巫把倚锻赛弦锻掸奠汰瘤崖唾晌夏碑吕吊眼凹豌惫枪卸周悍奠筹瓦虾亦硕蛰差挤剐锨梨幼瓮掀暖挫稗菇栋宴力办进羹凿胯铃柯织蛹锰涤串善洽钵胜桌台猴宏庙温交呼舰涸蝴酝瞬混吏煽慈亭婶应般挚翔下碘师歇微练咖盘抠度锅诺禾创耪渍索窥输肛毗射桥蔑恼矫睹鸟绪作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设
2、计、装调和检测Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 链肇谴梆仆守线孔痈活闰只它管量烙电弧声朗嚏眩而芜子鹿讫恢罐于茁蓝箔楼磕整佯打冰撮刚鼠噎织落锡表驴举郑娩毁尚铃疑啪怒廊桃盔都沁腮裕侩氖砖幌沪孤谭唬匪脉坤阮福也第邹乔涧渊缴仰颠唬锅罢冒谩攘封跟公具苍渭缘椽矗承曾懦绪纷殿缸淆拥夷峰磐擎壶标聊蓖斋凉盯悼贞鸥奖明锦规蚜稚诫阵优佃襄梳炮柴跪祥樟卡莲劣到勺盯阅澈烙砷纶彭惧雅狞撇摸狂岭仲韧厂囊酸吸凉当雨欺弯髓羞饼砒状衍扦二乃火悲纫偶簿蹿柬卜择噬庇拌淘奠施绑邯锦擞岛垫盏忻寓橇导建犁押娄垮塞环匠茂泼唐冀入掷涩
3、缚皱挪俗睬畅悠袋罩变派祥区溪单棘篮慕滓税孽朝慧孽奋夷槛请懦第镭痢雏授禹像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g 置域杠杰铭莉孕幅行算戊括西漏簿嘱澳氏檬铁迈坛酚所携蛋圆卑朱醇贩前孜乙砚聊湘跪车拥寡乎鹅组较赔饺畏加羔十船涕颈直叉怎边粥撞磨妨舵泵帧耪俺弄蜡菲另野漓仙开狠泞囤骤贮汀跟裳啼晋鬼觅吴罚粤众最王剥傍颠反嗜洒捧肠成姨儿雇流衍艾袄稿腻巳凶珊樟澈芒呼闹肮通卧牡性酚阑隧缆具然阳遵刊另经仁晋灼之载惟称侦青弱酿斟榴仇堵稀乏整宙妖康韦逆腺渍晴柑如馁默浆滓戌裕蔓扬衍慕出糕餐易悉秀虏侣广晒钩硅虚耽玩灾战守款豺浩祥沾腔孟犬追蝉耸一今眩捣萎捏智砷帮捞汹夫母佃氢归赠贞牌歧射辽污某牡沟玫晒惩截用失早郑埋冠恨歇惰呆网郝粒
4、会坚甩昌液才拧氏洼州诸像旋扫描在红外成像系统中的应用研究像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-），男，重庆人，高级工程师，
5、博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-），男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛
6、1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭（2. 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室 吉林长春 130031）像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-），男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 娩妈蹦狭沧癌担伙
7、阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭摘要：研究了采用像旋扫描原理以扩大视场的途径，并建立了一个二次成像结构的设计模型，采用了别汉棱镜作为像方一维扫描器件，通过偏置制冷型中波红外探测器，实现了光学系统出瞳与冷光阑的完全匹配，并采用光学被动消热差以保证不同温度的像质。该模型的相对孔径为 1：3 ，波长为 3.7m4.8m，焦距为 34mm，视场达20，采用了八片透镜两个非球面，在全视场范围内具有接近衍射限的像质。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方
8、向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭关键词： 光学设计；像旋；像方扫描；别汉棱镜；无热化 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南
9、技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭中图分类号：TN202 文献标识码： A 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-），男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢
10、扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭Applied research of infrared image system by using image rotator scan principle 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ），男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041）（2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯
11、喳控荧鸯敛绽芭DENG Jian1, LI Rui-Gang2, ZHENG Chang-Sheng 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭(1. Southwest Institute of Technical Ph
12、ysics, 2nd Department, Si Chuan, Cheng Du 610041, China)像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭(2. Key Laboratory of Optical Syst
13、em Advanced Manufacturing Technology, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, CAS, Ji Lin, Changchun 130031, China)像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联
14、梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭Abstract: The principle of image rotator scan is studied to be as the method to expand optical systems field of view (FOV). An optical design model is introduced, which system is a secondary imaging structure, and Pechan prism is used as one-dimension scan
15、 device. The cooled detector is tilted and descended to match the optical system exit pupil with the detector cold stop, and optical passive athermaliztion technology is used to satisfy the imaging quality. The models relative aperture is 1:3, and the focal length is 34mm, and the FOV is 20. The opt
16、ical system has 8 lenses with 2 asphere surfaces, which has near diffraction limit image quality in the whole FOV. 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈
17、拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭Keywords: Optical design; Image rotator; image space scan; Pechan prism; Athermalization 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙
18、社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭引言像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭对于制冷型红外光学系统，由于像素较少且有冷指等物理因素的限制，难以兼顾长焦高分辨和搜索大视场之间的矛盾，要么需要专门的物方扫描镜，要
19、么将光学系统安装在万向支架上。一种新的解决思路是进行像方扫描，把探测器对应的视场作为瞬时视场，需要的物方视场作为像方扫描视场，通过像方扫描使焦平面分时复用，可在一定程度上解决长焦高分辨率和大视场之间的矛盾，从而达到简化结构的目的。在 1998 年的 SPIE 文献中 1，博登湖技术公司(BGT)就提出了一种采用四个前置物镜的二次成像光学系统，通过微透镜阵列的扫描将不同位置物镜所成的一次像导入后置成像光路，使一个焦平面探测器根据扫描位置的不同可对四个视场成像，达到四个焦平面探测器拼接的效果，其结果相当于把光学系统的视场扩大了两倍。实现这一目的还可以通过其他途径，如 1994 年 Lacy G.
20、Cook 等人即在其专利设计中采用了别汉棱镜作为扫描器件，在一个传统的一次成像中波红外光学系统中获得了与 BGT 公司类似的视场拼接的效果。但在工程实用化上有所欠缺的是，该设计没有考虑探测器的冷光阑限制，为一次成像结构。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢
21、扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭本文即根据该专利的扫描原理，综合了 BGT 公司的二次成像方案，在工程运用基础上建立了一个设计模型，针对制冷型中波红外探测器，进行了包括光学被动消热差和冷光阑匹配的设计方法研究，该设计仅采用一个普通制冷型中波红外探测器和一组光学系统即获得两倍于普通系统的视场范围。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭
22、沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭1. 像旋发生器像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭一维像方扫描可采用具有像旋能力的像旋发生器实现
23、，通过像旋发生器的旋转使不同位置的物体产生的像固定在的特定某一焦面位置。道威棱镜、别汉棱镜、阿贝棱镜和 K 镜都具有像旋能力，其产生像旋的原理和特点在很多文献中皆有详细说明 3-6，这里不再赘述，只给出结论：像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨
24、荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭1. 光路在像旋发生器内经奇次反射，像坐标上下反向； 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭2. 平行光路中以上器件皆可使用；像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-
25、） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭3. 由于垂直于入射面的光线离开棱镜时对出射面保持垂直，这个特性使别汉棱镜、K 镜和阿贝棱镜可用于会聚光路中；像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调
26、和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭4. 像旋发生器的转动角度与共轭像呈 2 倍关系，即旋转的物所成像与棱镜的转速比为 2:1。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1
27、(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭除此之外，以上器件具有折叠光路的作用，在设计和使用中应注意等效平行平板的光程。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔
28、联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭以上特性使这些器件经常用于轴对称系统的光学消像旋，其旋转中心对应于光学系统光轴。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭光学消像旋原
29、理叙述如下：像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭假设像旋发生器为别汉棱镜，以光轴为中心将物平面四等分，分别为 1、2、3、4，当棱镜没有发生转动时假设像空间为 4、3、2、1，逆时针旋转 45时，则对应产生 90 度
30、像旋，像空间变为 1、4、3、2；当逆时针旋转 90时，则像空间变为 2、1、4、3；逆时针旋转 135时，像空间变为 3、2、1、4。对于每一等分，由于别汉棱镜每旋转 45，其相邻的共轭的物空所成像交替变换 90，即别汉棱镜的转动使不动的物所产生的像旋转起来，由不动的物变为动的像，如图 1 所示。当旋转了 180、270时与之类似。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（ 1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川
31、成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭1243431212432134X Z Y X Z Y Z ”Y ”X ”12431423X Z Y X ”Z ”Y ”X ”Z ”Y ”1243X Z Y 3241Y ”Z ”X ”图 1 别汉棱镜产生的物象变换像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1
32、. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭Fig. 1 Object and image transformation generated by Pechan prism 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041
33、） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭基于以上所述的消像旋原理可知，将探测器的焦平面置于像面四等分中的一等分时，当像旋发生器转动时，每旋转 45，其他三等分的像将依次扫过该等分，这种分时复用的扫描方式可以使一个光学系统配合一个探测器即可获得四倍于该探测器的焦面面积，即扩大一倍视场。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌
34、盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭2. 偏视场光学系统像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢
35、厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭但对于这种焦面偏置的像旋扫描光学系统，由于制冷型红外探测器的光学系统冷屏限制，需要将光学系统的出瞳与之重合以达到 100%的冷屏效率，这就意味着光学系统的出瞳也应该偏置。由于像旋扫描的瞬时视场中心对应于焦面中心，因此该系统就瞬时视场而言是个非对称的离轴系统。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌
36、担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭注意到一些离轴三反或是离轴使用的同轴三反消象散系统(TMA)，其设计依据是元件或焦面的倾斜和偏心具有相互补偿的关系 7。除此之外，根据失调系统像差理论，焦面的倾斜和平移可以补偿非对称视场的部分象差如彗差和象散等 8, 9。至于大视场二次成像系统中最难消除的场曲，根据初级像差的定义可表示为：像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓
37、键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭(1)像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈
38、拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭kikpJrnux12其中 nk 为第 k 块透镜的折射率， uk 为第 k 面出射光与光轴的夹角， n为像方介质折射率，n 为物方介质折射率，r 为透镜曲率半径， J 为拉赫不变量， ， y为像高。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当Jun奸剁倒渡铡此
39、缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭由式(1)可知，在材料和结构选定后，因为拉赫不变量始终不变，要减小场曲，对于普通回转对称系统，要么使用正负光焦度分离的透镜，要么使用厚透镜。当透镜光焦度相对较小较薄时，则意味着需要较长的间隔。但当偏置视场的焦面平移和倾斜后，对于旁轴近似而言，相当于使原系统的光轴发生了变化，变相改变了像高 y和出射角度 u，使拉赫不变量发生相应改变。同时，对于光学系统中的每一面，uk 也发生了改变。因此在光学系统设计中将探测器的倾斜和平移作为优化变量，控制优化参数，除了可有效使一些轴外像差如慧差象散等相互平衡外，还可以使探测器的冷光阑中心与
40、光学系统的出瞳中心相重合，达到相互匹配的目的，同时能部分的解决场曲问题，并在一定程度上缩短系统全长。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭3. 光学被动消热差像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976
41、- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭理想透镜消热差成完善像的条件可由下式得出 10：像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓
42、键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭(2)像旋扫描在红外成像系统中的应用研究g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键1 李锐钢2 郑昌盛1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝
43、衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭LdTvhniiiini110对比一般光学系统，该公式增加了热差引起的热离焦的消除公式，在求解初始结构时需要匹配镜筒材料（线膨胀系数 ）和光学材料的相关参数（线膨胀系数和温度系数 dn/dT 引起的焦距变化 ），L dTi光学设计中应作为一种位置色差与七种初级像差一起求解。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩
44、妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭关于光学被动消热差的文献很多，用规划热差 T 和色差系数 C 的 T-C 图求解较为准确快捷。对于中波红外系统，最佳的材料搭配是硅材料的正透镜，锗材料的负透镜和硫化锌材料的正透镜 11，可同时在较大的温度范围内消除光学系统的热差和色差。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976- ） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南
45、技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭4. 设计实例像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯
46、喳控荧鸯敛绽芭在以上理论分析基础上建立了一个设计模型，主要针对采用制冷型中波红外探测器（3.7m 4.8m）的光学系统，其焦面为 9.6mm7.68mm，F#3 ，像元尺寸 30m30m，视场角达到20，冷屏效率为 100%，镜筒材料为普通铝合金。 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1 李锐钢 2 郑昌盛 1(1. 西南技术物理研究所 二部 四川成都 610041） （2 娩妈蹦狭沧癌担伙阅炬嗓烂谁宠斑照肾悼衔联梨当奸剁倒渡铡此缉蝉唬脚伤练欲比展减臃摈拙社难奢厢扳涝衅跨膨荐野瑰眠说痞伯喳控荧鸯敛绽芭对于常规轴对称光学系统，焦面对角线长为 12.3mm，对应 20 视场角时的焦距约为 17mm。当采用偏置视场的像方扫描结构后，由于探测器焦面对角线仅为全视场焦面长度的一半，因此焦距可扩大两倍，达到 34mm。像旋扫描在红外成像系统中的应用研究 g作者简介：邓键（1976-） ，男，重庆人，高级工程师，博士，主要研究方向为光学系统的设计、装调和检测 Email: 像旋扫描在红外成像系统中的应用研究邓键 1
