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40x大变倍比宽波段连续变焦光学系统设计

王美钦 潘海俊 刘斌

王美钦, 潘海俊, 刘斌. 40x大变倍比宽波段连续变焦光学系统设计[J]. 应用光学.
引用本文: 王美钦, 潘海俊, 刘斌. 40x大变倍比宽波段连续变焦光学系统设计[J]. 应用光学.
WANG Meiqin, PAN Haijun, LIU Bin. Design of 40x wide band continuous zoom optical system[J]. Journal of Applied Optics.
Citation: WANG Meiqin, PAN Haijun, LIU Bin. Design of 40x wide band continuous zoom optical system[J]. Journal of Applied Optics.

40x大变倍比宽波段连续变焦光学系统设计

基金项目: 军队科研资助项目(LJ2019C050618)
详细信息
    作者简介:

    王美钦(1984—),女,硕士,主要从事可见光、红外、激光系统等光学系统设计及杂散光分析。Email:854023028@qq.com

  • 中图分类号: TN942.2

Design of 40x wide band continuous zoom optical system

  • 摘要: 为了实现对远处目标的瞄准、识别与跟踪,光电跟踪系统往往需要其光学系统可连续变焦,并且具有大变倍比、宽波段、光轴一致性高等特性。详细阐述了连续变焦光学系统的基本构造形式、初始结构参数估算等,并在确定了相关技术参数的基础上,设计了一种变倍比为40×的宽波段连续变焦光学系统。设计的连续变焦光学系统全部使用球面镜,易于加工,成像质量较好,各视场MTF值在150 lp/mm处均大于0.2,并且凸轮曲线平滑,无拐点,杂散光控制较好,对系统影响很小。最后通过外景试验测试,该系统光轴一致性小于0.1 mrad,系统的各项性能指标都可满足设备的使用要求,为光电跟踪系统的工程化提供了参考价值。
  • 图  1  连续变焦光学系统正组补偿原理图

    Fig.  1  the schematic of positive group compensation of continuous zoom optical system

    图  2  连续变焦光学系统图

    Fig.  2  diagram of continuous zoom optical system

    图  3  焦距ƒ′=10 mm对应的MTF曲线

    Fig.  3  the MTF curve of focal length ƒ′=10 mm

    图  4  焦距ƒ′=150 mm对应的MTF曲线

    Fig.  4  the MTF curve of focal length ƒ′=150 mm

    图  5  焦距ƒ′=400 mm对应的MTF曲线

    Fig.  5  the MTF curve of focal length ƒ′=400 mm

    图  6  变倍组与补偿组位移曲线

    Fig.  6  Displacement curve of the zoom groups and the compensation groups

    图  7  短焦系统的杂散光分析结果

    Fig.  7  Stray light analysis results of the short-focus system

    图  8  连续变焦系统的光轴一致性测试结果

    Fig.  8  consistency of optical axis test results of the continuous zoom system

    表  1  短焦系统对应的杂散光分析结果

    入射角度杂光仿真模拟图
    15°
    24°
    下载: 导出CSV

    表  2  长焦系统对应的杂散光分析结果

    入射角度杂光仿真模拟图
    0.3°
    0.7°
    1.1°
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-29
  • 修回日期:  2022-06-08
  • 网络出版日期:  2022-11-18

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