高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计.pdf

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1、第41卷第2期光电工程Vo1．41．No．22014年2月Opto—ElectronicEngineeringFeb，2014文章编号：1003—501X(2014)02—0075—06高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计包佳祺，吉紫娟2，葛振杰，李楠。，俞侃，尹娟娟(1．华中科技大学文华学院，武汉430074；2．湖北第二师范学院，武汉430205；3．武汉振光科技有限公司，武汉430070)摘要：针对高分辨率640x512元非制冷探测器，设计了一款6×长波红外连续变焦光学系统。该系统由6片透镜构成，工作波长为8～12pm，F数为1～1．1。根据变焦光学系统设计理论，确定了系统的机械补偿式变

2、焦结构并构建了初始结构；对该系统的光学结构参数及凸轮变焦曲线进行了设计和优化。像质评价结果表明该系统在20～120m／yl焦距范围上实现了连续平滑变焦；在30lp／mm空间频率处，全焦距范围调制传递函数值大于0．45，接近衍射极限；全焦距范围各视场弥散斑均方根半径小于6_3gm，远小于像元尺寸17pm。实验证明该系统具有高分辨率、高变倍比、大光圈、大视场范围的特点，且像面稳定，变焦平滑，结构紧凑合理，成本相对较低。关键词：长波红外；连续变焦；高分辨率；机械补偿；高变倍比中图分类号：TN216文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1003—501X．2014．02．012Desig

3、nofaLong-waveInfraredContinuousZoomOpticalSystemwithHighResolutionBAOJiaqi，JIZijuan，GEZhenjie，LINan，YUKan，YINJuanjuan(1．WenhuaCollege，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China；2．HubeiUniversityofEducation，Wuhan430205，China；3．WuhanZhenguangTechnologyCo．L融Wuhan430070．China1Abstract：Al

4、ong—waveinfraredcontinuous6xzoomopticalsystemwith640x512uncooledinfraredthermaldetectorisdesignedanddescribed．Itcontains6lensesandworksat8M2pmwavelengthwiththeF≠}of1～1．1．Basedonthetheoryofzoomopticallensesdesign，amechanicalcompensationstructureisdeterminedandtheinitialstructureparametersarecalculate

5、d．Moreover,theopticalsystemparametersandzoomcurvesaredesignedandoptimized．Theimagequalityassessmentshowsthatsystemzoomscontinuouslyandsmoothlyinall20M20mmfocuslengthensrange．TheModulationTransferFunction(MTF)valuesat30lp／mmareallabove0．45andthespotdiagrams’RMSradiusarealllessthan6．3gmwhichismuchsmal

6、lerthanthedetectorpixelsize17pminallfocuslengthsrange．Theexperimentprovesthatthiszoomsystemhasthemeritsofhighresolution，highzoomratio，bigaperture，bigfieldrange，andhassteadyimageplaneandzoomssmoothlywithcompactstructuresandlowcost．Keywords：long—waveinfrared；continuouszooms；highresolution；mechanicalco

7、mpensation；highzoomratio0引言红外热像仪是人们对夜间和恶劣天气环境下远距离目标进行监测、跟踪和识别的光电仪器[¨，近年来广泛应用于国防、防火救灾、地质勘探等全天候监控领域，具有重大的经济和社会效益。红外热像仪具有收稿日期：2013—0701；收到修改稿日期：2013-1016基金项目：湖北省自然科学基金(2012FFB02701)；国家自然科学基金(61205062)作者简