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1、第30卷第9期光学学报Vol.30,No.92010年9月ACTAOPTICASINICASeptember,2010文章编号:02532239(2010)09267406大相对孔径连续变焦前置物镜的光学设计陆强季轶群沈为民(苏州大学现代光学技术研究所,江苏苏州215006)摘要根据所研制超光谱成像仪的性能指标和应用要求,设计可用作超光谱成像仪前置系统的连续变焦光学系统,具有相对孔径大、工作于可见光波段、中等焦长、光能利用率高和像方远心等特点。详细介绍变焦距光学系统的结构选型及其初始结构计算方法。设计的变焦距光学系统采用机械补
2、偿法,变倍比为4,相对孔径为12,在宽视场(8!)和窄视场(2!)端的焦距分别为55mm和220mm。系统畸变小于0.6%,在66lp/mm空间特征频率处的调制传递函数值大于0.5,能够满足超光谱成像仪的使用要求。关键词光学设计;变焦距光学系统;初始结构确定;二级光谱;像方远心;超光谱成像仪中图分类号TH74文献标识码Adoi:10.3788/AOS20103009.2674DesignofaForeContinualZoomSystemwithHighSpeedLuQiangJiYiqunShenWeimin(ModernOp
3、ticalTechnologyInstitute,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215006,China)AbstractAcontinualzoomsystem,whichcanbeusedastheforeobjectiveofthedevelopedhyperspectralimager,isdesigned,accordingtothespecificationandapplicationrequirementsoftheimager.Thelenshavetheadvantagesofhighspeed,v
4、isiblelightwavelengthrange,longeffectivefocallength(EFL)highetendueandimagerytelecentricity.Thestructuralselectionandtheinitialparametercalculationareintroducedindetail.Thedesignedzoomopticalsystemwithmechanicalcompensationispresented.Thezoomratiois4,andtherelativeapertureis12.
5、Theeffectivefocallengthsare55mmand220mmrespectivelyatshortandlongfocusend,andthecorrespondingfieldofviewanglesfrom2!to8!.Thedistortionislowerthan0.6%.Themodulationtransferfunction(MTF)valueatthespatialfrequencyof66lp/mmishigherthan0.5.Thedesignedzoomsystemcanmeettheapplicationre
6、quirementsofthehyperspectralimager.Keywordsopticaldesign;zoomsystem;initialstructuraldetermination;secondaryspectrum;telecentricityinimagespace;hyperspectralimager1引言究。首先根据超光谱成像仪的指标要求,分析前置与定焦镜头相比,变焦镜头的空间分辨率可变,变焦物镜的结构选型,并计算初始结构;然后利用无需调整光学系统的位置即可对不同分辨率目标成PW法确定具体结构参数;最后给出优化设计结果
7、和像质评价。所有元件采用普通光学玻璃,凸轮曲像,用作超光谱成像仪的前置物镜将有效提高探测效率。目前变焦镜头存在相对孔径较小和非像方远线平滑无拐点。心的问题,焦距大于200mm时的相对孔径普遍小2设计思想于1/2.8,系统光能利用率较低,像面照度不均[1~5]2.1指标要求匀,无法满足超光谱成像仪的使用要求。[6]研制的超光谱成像仪基于Offner中继系统,本文对大相对孔径像方远心变焦物镜进行了研收稿日期:20091201;收到修改稿日期:20100118基金项目:国家863计划(2007AA12Z103)和江苏省高校自然科学研究计划(0
8、6KJA14003)资助课题。作者简介:陆强(1985∀),男,硕士研究生,主要从事光学设计
