25倍中红外连续变焦光学系统设计_周昊

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连续变焦光机系统凸轮轮廓设计

连续变焦光机系统凸轮轮廓设计

1引 言 变焦物镜是焦距在一定范围内以不同的速度进
行连续改变, 而保持像面不动的光学系统。连续变 焦可以使红外光学成像设备在视场变换的过程中, 目标大小连续变化而不丢失, 这在图像观察和目标 跟踪时有重要的实用意义。变焦光学系 统通常由 前固定组、变倍组、补偿组和后固定组 4 个透镜组 构成。为了使变倍和补偿两组透镜按一 定的规律 共同移动, 实 现自 动、连 续变 焦的目 的, 结构 上多 采用凸轮机构来实现 [ 1] 。通过将 凸轮圆柱展开为 二维平面, 用 作图法 绘制 的轮廓 展开图 会带 来一 定的设计误差, 而 P ro /E 软件的曲线绘制功能结合 参数设计方法 可完成 连续的 轮廓曲 线设 计, 提高 设计精度。 2 变焦距镜组运动规律的求解
Ab stract: T his artic le descr ibes the wo rk ing pr inciple o f a continuous zoom optica l lens as w e ll as the ray trac ing ca l cu lation. T he error o f cam pro file designed w ith 2D m ethod is ana ly zed. By the deta iled design w ith P ro /E 3D soft ware, the m otion behav ior of zoom group and com pensation g roup in continuous zoom optica l sy stem is re flected, and design accuracy o f cam pro file is im proved. K ey w ords: continuous zoom; cam profile; P ro /E

高变焦比中波红外连续变焦光学系统

高变焦比中波红外连续变焦光学系统

2 .U n i v e r s i t y o f C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s , Be i j i n g 1 0 0 0 4 9 , Ch i n a )
Ab s t r a c t :F o r t h e c o nt i n u o u s z o o m s y s t e m wi t h l a r g e z o o m r a n g e .a d e s i g n me ho t d n a me d d o u b l e t wO— g r o u p z o o m s y s t e m wa s i n t r o d uc e d a n d t he c o r r e s p o n d e n t f o r mu l a s w e r e d e iv r e d i n t h i s p a p e r . Th e n a MWI R c o n t i n u o u s z o o m s ys t e m wi h z t o o m r ng a e o f 4 0 wa s d e s i g n e d. Th e s y s t e m c o n s i s t e d o f 8 e l e me n t s wi h t 4 a s p he ic r s u r f a c e s ,a n d wo r k e d i n he t wa v e b n d a o f 3. 7-4. 8 m .I t pe r f o m e r d wi h t 1 0 0% c o l d s h i e l d e f f i c i e n c y i n t h e c o n t i n uo us z o o m r a n g e o f 1 0-4 0 0 mn1 .Th e F/ n u mb e r wa s 4 a n d he t z o o m

中波红外连续变焦系统设计

中波红外连续变焦系统设计

中波 红 外连 续 变 焦 系统 设计
杨为锦 , 强 孙
(. 科学院 长春光学精密 1 中国 机械与物理研究 吉林 长春 1 03 所, 3 3; 0 2 中国 . 科学院 研究生院, 104) 北京 009
摘要 : 基于制冷型 30X 4 2 20凝视焦平 面阵列探测器 , 设计 了一套高 变倍 比中波红外连续变焦光学 系统 , 于机载光 电探 用 测和跟踪设 备。该 系统 由变焦物镜 系统 、 二次成像 系统 和两个反射镜构成 。介绍 了二次成像系统光瞳衔接 的方法 ; 通过 光学软件给出 了 系统 结 构 及其 参 数 , 对 系 统 的像 质 和那 喀索 斯 效 应 进 行 了分 析。测 试 结 果 表 明 , 并 系统 实 现 了 1 2 0m/ 1~ 0 / / 的连续变焦 , 变倍 比为 1 F数为 3 工作波段 为 3—5 m, 8×, , 满足 10 0 %冷 光 阑效率 , 空间频率 1 / m 在 6l m p
处的 MT F值 > . ; 0 6 具有热灵敏度高 、 像质好 、 分辨率高等特点 , 满足了设计 的要求。
关 键 词 : 续 变焦 ; 外 系统 ; 瞳衔 接 ; 学 系统 连 红 光 光 文 献标 识码 : A 中 图 分 类 号 :N 1 T 26
De i n o i d e i f a e o tn o s z o y t m sg fm d l n r r d c n i u u o m s se
Absr c t a t:On t a i fa c o 2 4 ee tr wih sa i g f c lp a e a ry,a s to d l nr r d he b ss o o l3 0 X 2 0 d t co t trn o a l n ra e f mi d e ifa e c n i u u o m y tm sd sg e o ib r e o t ee to i ee to nd ta k n p a au .T e s se i o tn o sz o s se i e in d frar o n p o l cr n c d t cin a r c i g a p r t s h y t m s

高清晰大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计

高清晰大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计
陈津津 , 金 宁, 周 立钢 , 贾星蕊
( 昆明物理研 究所 , 云 南 昆明 6 5 0 2 2 3 )
摘 要 :随 着红 外热成像 系统的不 断发展 , 对红外 光 学 系统也提 出 了更 高的要 求 。 为 了满足 红外探 测 器在 军事 方面 的广泛应 用 , 整机 系统 对 高性 能 、 大 变倍 的红 外连 续 变焦光 学 系统 的 需求 日益 增强 。针
关键 词 : 连 续 变焦 ; 机械 补偿 ; 二 次成像 ; 冷屏 效率
中 图 分 类 号 :T N2 1 6 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 7 — 2 2 7 6 ( 2 0 1 3 ) 1 0 — 2 7 4 2 — 0 6
Hie i n f r a r e d c o nt i n u o us z o o m o pt i c a l
c o mp e n s a io t n c o n in t u o u s z o o m o pt i c a l s y s t e m wi t h g r e a t e r t h n a 3 0 x z o o m r n g a e wa s p r e s e n t e d ba s e d o n
Ab s t r a c t :F o r a d v a n c e d 6 4 0 x 5 1 2 c o o l e d s t a r i n g f o c a l p l ne a a r r a y ( F P A) d e t e c t o r ,a me c h ni a c a l
对 高端 中波制冷 型 6 4 0 x 5 1 2凝视 焦平 面探 测 器 , 设 计 了结构 紧凑 、 性能优 良的高清 晰 大变倍 比机 械 补 偿 连续 变焦光 学 系统。该 系统 工作 波段 为 3 . 7 ~ 4 . 8 I x m, F数 为 4 , 变倍 比为 3 5 : 1 , 变焦范围为 1 5 ~ 5 5 0 m m。 该 系统 运 用“ 平滑换 根 ” 理论 , 实现 了超 大 变倍 比 的连 续 变 焦光 学 系统设 计 , 并且 采 用二 次成像 以及 4 5 。 反 射 镜 对光路 进行 u 型折 叠 , 在 实现 了冷屏 效 率 1 0 0 %的 同时有效 控制 了该 系统的横 向 和径 向尺

中波红外连续变焦光学系统设计

中波红外连续变焦光学系统设计

中波红外连续变焦光学系统设计尹 娜,孟庆超,齐雁龙,张运强(中国空空导弹研究院,河南洛阳 471009)摘要:针对中波红外制冷式凝视焦平面阵列探测器,探讨了红外连续变焦系统的设计方法,并在考虑红外吊舱使用要求的基础上,设计了结构紧凑、质量轻便的机械补偿5×连续变焦光学系统。

该系统工作波段3~5μm,F#为2.0,变焦范围30~150mm,变焦轨迹短而平滑,且在全焦距范围内成像质量良好。

系统由7片透镜组成,采用二次成像结构,在实现冷光阑效率100%的同时缩小了系统径向尺寸。

关键词:吊舱;连续变焦;二次成像;冷光阑效率中图分类号:TN216 文献标识码:A 文章编号:1001-8891(2009)12-0694-04Middle Infrared Continuous Zoom Optical SystemYIN Na,MENG Qing-chao,QI Yan-long,ZHANG Yun-qiang(China Airborne Missile Academy, Luoyang Henan 471009, China)Abstract:The designing process of infrared continuous zoom system for cooling detector with staring focal plane array has been discussed and a mechanical compensation 5× continuous zoom optical system with compact size and low weight has been presented based on the requirements of pod-using. The spectral band of the system is 3~5μm. and F#is 2.0. It can realize 30~150mm continuous zoom with a short and smooth zoom path. In the whole zoom arrange it holds high image quality. The system has 7 lenses adopts secondary imaging structure. It has 100% cold shield efficiency and can reduce the radial size of the system.Key words:pod-using;continuous zoom;secondary imaging;cold shield efficiency引言近些年红外前视侦查、瞄准系统中越来越多的使用红外变焦系统,其中大视场用于在大范围内搜索目标,提高捕获概率,小视场分辨率较高,用于对目标进行识别、分析。

变光阑长波红外连续变焦光学系统设计

变光阑长波红外连续变焦光学系统设计

变光阑长波红外连续变焦光学系统设计
唐晗;周春芬;冯建伟;张巍;普龙;曹凌;马文怡谷;王宏波;毕宇波;蒋旭科;张麟;李虹明
【期刊名称】《红外技术》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】非制冷长波连续变焦光学系统由于相对孔径大导致小型化和无热化设计困难,本文采用可变光阑约束物镜尺寸压缩系统总长,实现长波640×512非制冷连续变焦光学系统轻小型化设计。

通过材料合理配置及主动补偿实现5片透镜的8.5×连续变焦光学系统消热设计。

该系统F#恒定1.2、工作波段为8~12μm、视场变焦范围为30°×24°~3.5°×2.8°、系统总长187.5 mm,该连续变焦光学系统重量轻、总长短、透过率高、在-40℃~+60℃温度范围全视场成像质量良好。

【总页数】10页(P491-500)
【作者】唐晗;周春芬;冯建伟;张巍;普龙;曹凌;马文怡谷;王宏波;毕宇波;蒋旭科;张麟;李虹明
【作者单位】昆明物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.长波红外连续变焦光学系统设计
2.高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计
3.高变倍比长波红外连续变焦光学系统设计
4.长波红外双组联动连续变焦光学系统设计
5.防辐射长波红外连续变焦光学系统设计
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机载轻小型中波红外连续变焦系统设计

机载轻小型中波红外连续变焦系统设计

机载轻小型中波红外连续变焦系统设计葛婧菁;林招荣;朱大凯【摘要】针对制冷型320×256凝视焦平面阵列探测器,设计了一套4倍中波红外连续变焦光学系统,用于轻型机载光电探测和跟踪吊舱设备.该系统由变焦物镜系统、二次成像系统和2个反射镜构成,为了避免非球面的加工及检测误差影响,本系统只使用球面.设计结果表明,系统实现了37.5 mm~150 mm的连续变焦,工作波长范围为3.7μm~4.8 μm,F数为4,满足100%冷光阑效率,系统在探测器的Nyquist频率16 lp/mm处,所有焦距位置和视场的MTF均大于0.55,接近系统的衍射极限.该变焦系统总长280 mm,质量仅为110 g,具有体积小、质量轻、分辨率高、变焦轨迹简单等优点.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】5页(P728-732)【关键词】连续变焦;红外系统;光学设计;航空相机【作者】葛婧菁;林招荣;朱大凯【作者单位】北京空间机电研究所,北京100076;北京空间机电研究所,北京100076;北京空间机电研究所,北京100076【正文语种】中文【中图分类】TN216;TH703引言红外成像技术在警戒、侦察、地面防空和制导等领域中广泛应用,是目前各军兵种都非常需要的新型高科技技术。

红外探测系统具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强以及能在一定程度上达到识别伪装目标,同时设备体积小、质量轻、功耗低等优点,受到众多相关研究人员的关注。

一般红外变焦成像光学系统分为连续变焦和定档变焦两种,定档变焦又多以2档、3档变焦为主[1-2]。

连续变焦红外光学系统用于机载光电侦察系统,不仅可以完成大视场的目标搜索和小视场的目标侦察、瞄准、跟踪,而且在视场转换过程中能够保持图像的连续性,解决了2档与多档镜头在视场切换的时间间隔内对运动目标丢失这一缺陷,该系统因此被广泛应用于机载光电侦察设备中[3]。

然而,当前的中波红外变焦系统设计,外形尺寸都无法满足机载轻小型的使用要求[4-8],无法安置于机载轻小型Φ230mm球形吊舱之中。

连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究
石彰;贺媛;潘栋
【期刊名称】《激光与红外》
【年(卷),期】2024(54)3
【摘要】本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。

在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。

提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。

搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。

完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试验。

检测和试验验证结果表明各项关键机械性能指标优良,证明该红外热像仪的整机系统结构设计满足工程化应用需求。

【总页数】7页(P404-410)
【作者】石彰;贺媛;潘栋
【作者单位】中电科光电科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH702;TN216
【相关文献】
1.20×长波红外连续变焦热像仪光机系统设计
2.用于160×120元非制冷热像仪的红外连续变焦镜头
3.减小连续变焦红外热像仪中光轴漂移的方法研究
4.机载红外热像仪(连续变焦红外热像仪)
5.一种长焦大变倍连续变焦光机组件结构设计及装调
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紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计

紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计

紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计顾宪松【摘要】针对致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器,设计了一个30×连续变焦光学系统.介绍了由无后固定组的变焦物镜组和中继透镜组组成的连续变焦系统的设计思路,不仅给出了系统在短焦、中焦、长焦3个位置的像质情况,还分析了反映全焦距范围内像质的离焦量和畸变.实验结果表明:该系统工作波段3.7μm~4.8 μm,可以实现18 mm~540 mm连续变焦,全焦距范围内的离焦量都在焦深以内,长焦段最大畸变接近于0,短焦段最大畸变小于3%.该系统具有大变倍比、结构紧凑、变焦轨迹平滑、变焦行程短等优点,可用于红外光电探测和跟踪系统.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】6页(P33-38)【关键词】光学设计;中波红外;连续变焦系统;大变倍比【作者】顾宪松【作者单位】北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN216引言红外变焦成像系统分为连续变焦和定档变焦两种。

由于定档变焦两个视场间的倍率大于4倍时观瞄切换容易丢失目标,而连续变焦则不会丢失目标[1-3]。

因此,目前的大变倍比红外光学系统大多采用连续变焦的形式。

国外,Yoram[4]等人利用三组元变焦原理、三次成像结构设计了一款30倍连续变焦光学系统。

国内江伦[7]等也设计了一款高变倍比红外镜头。

这两款的特点是采用多组元变焦系统结构以缩短单组行程。

许照东[5]等设计了一款针对GMT 640×512元,面元间隔15 μm,F数3,焦距14 mm~280 mm的中波红外连续变倍光学系统。

周昊[6]等人也设计了一款25倍的中波红外连续变焦系统。

这两款的特点是,进行合理的结构选型的同时设置较小的长焦焦距[5-6]以减小动组行程,使用2片反射镜折转光路[5-6,8],优化系统尺寸。

作者针对目前国内已有大变倍比红外连续变焦系统多需要折转光路以压缩长度,结构形式较复杂的情况,设计了一个可应用于致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器,具有恒定F数的30倍连续变焦光学系统。

双波段共口径连续共变焦光学系统设计-毕业论文

双波段共口径连续共变焦光学系统设计-毕业论文

---文档均为word文档,下载后可直接编辑使用亦可打印---可见光(0.38~0.76μm)、中波红外(3~5μm)双波段在各焦距处的高级像差很难校正,尤其对于双波段之间产生的垂轴色差和高级球差、彗差不易校正。

由于可见、中波红外之间的中心波长差距太大,使得双波段齐焦非常困难,本次设计采用双波段齐焦理论为基础,在变倍组、补偿组及可见像差补偿组建立理想近轴薄透镜镜,使得双波段变焦光学系统在任意变焦位置处的焦距相同。

双波段理想系统点列图如图3.8~3.9所示,在图中可以看出,红外光学部分主要存在的像差为球差和彗差,可见光部分主要存在的像差为彗差、球差、垂轴色差。

(a) (b)(c) (d)图3.8 可见光在短焦、中焦、次长焦、长焦处的点列图(a) (b)(c) (d)图3.9 理想系统中波红外在短焦、中焦、次长焦、长焦处的点列图表3.5 理想光学系统可见、红外焦距及变焦比短焦/mm中焦/mm次长焦/mm长焦/mm总变焦比可见光波段21.50068.4788121.425173.1618.054倍中波红外21.50068.4778121.436173.1618.054倍焦距差00.001-0.0110表3.6 系统在21.5mm、68.48mm、121.425mm、173.161mm位置处各组元间距值及各组元光焦度光焦度(mm-1)短焦(mm)中焦(mm)次长焦(mm)长焦(mm)补偿组0.02218.72129.14636.85242.098变倍组-0.02779.56540.22123.60813.964前固定组0.00447.26376.38285.08989.488从表3.5中可以看出,双波段可见、红外理想光学系统同一组态之间的焦距差值在系统的最小焦深以内,系统变倍比相同,满足设计要求。

3.5 三片消色差设计由理想光学系统的点列图3.8~3.9可知,为了更好的搭建出双波段光学系统结构,对于可见光(0.38~0.76μm)、中波红外(3~5μm)光学系统,设计要求系统在同一位置可见红外之间的焦距之差小于最小焦深,并且系统的垂轴色差小于系统的单个像元尺寸,同时为了满足在不对系统进行内调焦的情况下使得可见红外同时在像面上清晰成像。

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第 32 卷 第 4 期 2012 年 4 月
光 学 学 报 ACTA OPTICA SINICA
Vol.32,No.4 April,2012
25倍中红外连续变焦光学系统设计
周 昊1,2 刘 英1 孙 强1
( ) 1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033 2 中国科学院研究生院,北京 100049
图1 光学系统原理图 Fig.1 Principle diagram of optical system
2.1 变 焦 系 统 连续变焦系统需要满足系统焦距连续改变和像
面位置保持稳定这两个条件。机械补偿式连续变焦 系统可以通过变倍组和补偿组的移动来实现这两个 要求。为了提高变 焦 系 统 的 变 焦 比,采 用 两 个 机 械 补偿式变焦系统串联的方式来组成一个变焦系统, 其原理如图2 所 示。 各 透 镜 组 的 焦 距 不 变,三 个 固 定组 X1、X2、X3 的 位 置 保 持 固 定。 通 过 两 个 变 倍 组(zoom)M1、M2 和两个 补 偿 组 (comp)C1、C2 的 移
就是要保证 冷 光 阑 效 率 100%,除 此 之 外 二 次 成 像
系统还可以起到压缩物镜口径的作用。光学系统原
理如图1所示:无穷 远 物 体 经 变 焦 系 统 成 像 在 一 次
像面I1 处,一 次 像 面I1 再 经 二 次 成 像 系 统 成 像 在
二次像面I2 处。 用 fz 表 示 变 焦 系 统 的 焦 距,βr 表 示一次像面经二次 成 像 系 统 成 像 时 的 放 大 倍 率,则
0422001-1光 学 学 报2 Nhomakorabea设计原理
本文所设计的中波红外连续变焦光学系统由变
焦系统和二次成像系统组成。变焦系统在整个光学
系统中起连续变化焦距的作用。由于光学系统采用
的是中波红外制冷 型 探 测 器,因 此 系 统 需 要 满 足 冷
光阑效率100%的要求。追加 二 次 成 像 系 统 的 目 的
保持图像的连续性,因 此 对 红 外 连 续 变 焦 系 统 的 需 求日益增强 。 [4~9] 所以设计红 外 变 焦 系 统 具 有 一 定 的现实意义。
传统的中波红外连续变焦系统要实现高变焦比, 往往会存在变焦行程长以及相对孔径小等问题。针对 这一问题,本文运用新的思路设计了一个连续变焦光 学系统,系统采用中波红外制冷型320pixel×240pixel 凝视焦平 面 阵 列 探 测 器。该 系 统 具 有 高 达 25 倍 的 变 焦比,具有较小的F 数,且变焦曲线短而平滑。
图2 变焦系统原理图 Fig.2 Principle diagram of zoom lenses
图3 子变焦系统原理图 Fig.3 Principle diagram of a part of zoom lenses
有以下公式 : [10]
fmc
= fm
fmfc

+fc -dmc
(2)
lmcH
= fm
成。固定组 X1 的 焦 距 用 fx1 表 示。 系 统 在 某 位 置 成像时,固定组 X2 的放大倍率用βx2表示;后固 定 组 X3 的放大倍 率 用βx3 表 示;两 个 子 变 焦 系 统 的 成 像 放大倍率分别用βmc1、βmc2表 示。 变 焦 系 统 在 该 位 置 时的焦距为
fz = fx1βmc1βx2βmc2βx3.
Mid-Infrared Zoom Optical System with Ratio of 25
Zhou Hao1,2 Liu Ying1 Sun Qiang1
烄1 Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,烌
Changchun,Jilin 130033,China

2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

Abstract For 320 pixel×240 pixel cooled staring focal plane array detector,a mid-infrared zoom optical system with
dmcfm

+fc -dmc
(3)
l′mcH
=- fm
dmcfc

+fc -dmc
(4)
( ) lmc = 1 -1 fmc, βmc l′mc= (1-βmc)fmc,
(5) (6)
D =-lmc -lmcH +dmc +l′mcH+l′mc=
(βmc -1)2fmfc +d2mc

βmc fc +fm -dmc
收 稿 日 期 :2011-08-04;收 到 修 改 稿 日 期 :2011-11-24 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 (60977001)资 助 课 题 。 作 者 简 介 :周 昊 (1989— ),男 ,博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 光 学 系 统 设 计 方 面 的 研 究 。E-mail:89zhouhao@163.com 导 师 简 介 :孙 强 (1971— ),男 ,博 士 ,研 究 员 ,主 要 从 事 光 学 系 统 设 计 方 面 的 研 究 。E-mail:sunq@ciomp.ac.cn
ratio of 25is designed.The system consists of a zoom system and a re-imaging system.The zoom system consists of two small zoom lenses,which can realize large zoom ratio;the re-imaging system can satisfy requirement of the cold shield efficiency,and the diameter of lens can be reduced because of it.The mid-infrared zoom optical system works in the range of 3.7~4.8μm,it can realize 12~300 mm continuous zoom and satisfy requirement of 100% cold shield efficiency;F number of the system is 2.5.The zoom system has advantages such as a large zoom ratio,a large aperture,and short and smooth zoom paths. Key words optical design;continuous zoom;mid-infrared;large zoom ratio OCIS codes 220.2740;040.3060;220.3620
摘要 针对制冷型320pixel×240pixel凝视焦平面阵列 探 测 器,设 计 了 一 个 25 倍 中 红 外 连 续 变 焦 光 学 系 统。 该 系统由变焦系统和二次成像系统构成。变焦系统由两 个 子 变 焦 系 统 串 联 而 成,可 以 实 现 高 变 焦 比;二 次 成 像 系 统 的作用是压缩物镜口径 和 实 现 冷 光 阑 效 率 的 要 求 。 该 中 波 红 外 连 续 变 焦 系 统 光 学 系 统 的 工 作 波 段 位 于 3.7~ 4.8μm,可以实现12~300mm 连 续 变 焦,F 数 达 到 2.5,满 足 100% 冷 光 阑 效 率 的 要 求 。该 系 统 具 有 变 焦 比 大 、相 对 孔 径 大 、变 焦 行 程 短 和 变 焦 轨 迹 平 滑 等 优 点 。 关 键 词 光 学 设 计 ;连 续 变 焦 ;中 红 外 ;高 变 焦 比 中 图 分 类 号 TN214 文 献 标 识 码 A doi:10.3788/AOS201232.0422001
2.1.1 子 变 焦 系 统 变焦系统由两个机械补偿式变焦系统串联组
成 ,我 们 称 这 两 个 系 统 为 子 变 焦 系 统 。 如 图 3 所 示 , 子变焦系统由变倍组 M 和 补 偿 组 C 组 成,用 fm 表 示变倍组焦距、fc 表 示 补 偿 组 焦 距、dmc表 示 变 倍 组 与补偿组的间隔。子变焦系统的物方主 平 面 用 Hmc 表示,像方主平 面 用 H′mc表 示,焦 距 用 fmc表 示。 变 倍组 M 到 Hmc的 距 离 用lmcH 表 示,补 偿 组 C 到H′mc 的距离用l′mcH 表示。物点I′经子变焦系统成像在I″ 处,其放 大 倍 率 用βmc表 示。 成 像 时 的 物 距 用lmc表 示,像距用l′mc表示。I′I″之间的间隔用D 表示。
(9)
在变焦的过程 中,令 两 个 子 变 焦 系 统 的 像 面 位
置都保持 固 定,显 然 可 知βx2、βx3 会 不 变。则 系 统 焦 距fz 与βmc1βmc2 成正比。已知变焦系统焦 距 为 fz 的
一结构,需要求出焦距fz* = Mfz 的另一结构。即要
满足条件:
β β * * mc1 mc2

(7)
对于另一结构,要 求 子 变 焦 系 统 的 成 像 放 大 倍
率为βm*c。保持像面位置稳定,即I′I″之 间 的 间 隔 不
变。用dm*c表 示 该 结 构 处 变 倍 组 与 补 偿 组 的 间 隔。
由 (7)式 可 得

[(βm*c -1)2/βm*c]fmfc +dm*c2 fc +fm -dm*c
= D,
0422001-2
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