80倍中波红外连续变焦光学系统设计
本文关键词: 光学设计 红外技术 连续变焦 大变倍比 出处:《光子学报》2017年05期 论文类型:期刊论文
【摘要】:基于复合式变焦系统结构,提出了一种三组元连续变焦设计数学模型.在该模型的指导下,针对中波制冷型15μm、640×512的凝视型焦平面探测器,设计了一款紧凑型高变倍比连续变焦光学系统.该系统工作波段为3.7~4.8μm,F数为4,利用该模型分配光焦度、计算初始点得到系统焦距变化范围为9~740mm,变倍比达80×.整个光学系统仅采用硅、锗两种红外材料,共八片透镜,利用二次成像方法及45°反射镜对系统进行了U型折叠,在实现100%冷屏效率的同时有效控制了横向和纵向尺寸.完成了各动组凸轮曲线的优化设计和对比分析,从光学传递函数、点列图、畸变、冷反射及环境适应特性等多方面对系统进行了分析.结果表明,该系统具有变焦轨迹平滑、冷反射抑制特性优良、成像质量佳、环境适应性好及工程可实现性等优点.该数学模型的正确性和可行性也得到了验证.
[Abstract]:Based on the structure of compound zoom system, a mathematical model of three-component continuous zoom design is proposed. Under the guidance of this model, the staring focal plane detector with 15 渭 m or 640 脳 512 medium wave refrigeration is used. A compact continuous zoom optical system with high variable ratio is designed. The operating band of the system is 3.740 渭 m F = 4. By using this model, the focal length of the system is calculated and the range of focal length of the system is 9 ~ 740mm, and the variation of Prida is 80 脳. Only silicon is used in the whole optical system. Two kinds of Germanium infrared materials, a total of eight lenses, were folded in U-shape by the method of secondary imaging and 45 掳reflector. While realizing the efficiency of 100% cold screen, the transverse and longitudinal dimensions are effectively controlled. The optimization design and contrast analysis of cam curves of various moving groups are completed, and the optical transfer function, point diagram, distortion, etc. The system is analyzed from many aspects, such as cold reflection and environment adaptation. The results show that the system has a smooth zoom trajectory, excellent cold reflection suppression characteristics and good imaging quality. The correctness and feasibility of the mathematical model are also verified.
【作者单位】: 中国科学院西安光学精密机械研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家自然科学基金(No.61201376) 中科院西部之光(No.Y429611213) 陕西省青年科技新星专项(No.2016-KJXX-01)资助~~
【分类号】:TN216
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本文编号:1541086
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