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红外两档变倍光学系统设计

2012-10-25 14:32
Timeless落尘
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  与连续变焦光学系统相比,红外两档变倍光学系统具有结构简中、成像质量好、装调容易等特点,介绍了红外两档变倍光学系统的设计方法,并举例设计了一种方案合理、成像质量好的红外两档变倍光学系统,对光学系统的0视场、0.5视场、0.71视场、0.866视场和1视场成像质量进行了分析,给出了各个视场的分析结果,同时分析了温度变化对光学系统的影响,分析表明设计结果能够较好地满足实际工程需要。

  变焦(变倍)光学系统按照其变焦过程中焦距值是否连续变化可分为两类:一类为连续变焦,即通过透镜组轴向间隙的连续变化而改变系统焦距;另一类为非连续变焦(切换式变焦系统),即通过切换系统中的透镜组来改变焦距值,通常被使用的主要有两档变倍和三档变倍,红外波段两档变倍最为常用。

  红外连续变焦系统可以通过运动透镜组光学补偿线性移动或机械补偿非线性(凸轮曲线)移动来实现焦距变化目且像面保持不变。设计上,在材料选择、冷屏匹配、镀膜等方面都有较大的困难,并且这类系统轴向尺寸长,前部透镜口径大,且轴外光束切割严重而造成渐晕和图像噪声;红外切换式变焦系统的特点是长短焦透镜组元总有一组位于光路中,而另一组在系统之外,此类系统切换时间短、装配调整简中、纵向尺寸紧凑、透镜组元之间空间尺寸大、透过率高,常用于军事目标跟踪成像系统中。因此,文中主要讨论红外两档变倍光学系统。

  1结构原理

  红外两档变倍光学系统的设计原则与连续变焦系统类似,主要应满足变倍时长短焦像面位置保持不变,其次是成像质量好,相对口径大。图1为红外两档变倍光学系统结构原理图。

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