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一种新型复合变焦光学系统

A New Compound Zoom Optical System

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摘要

基于复合变焦光学系统原理,提出了一种新型复合变焦光学系统结构。该结构将连续变焦与两档变焦结合,可以增大变焦光学系统的焦距变化范围,实现更大的搜索范围和更远的跟踪距离。建立了新型复合变焦系统光学设计的数学模型。在该模型的指导下,针对像元数为320×240,像元尺寸为30 μm×30 μm的长波红外非制冷焦平面探测器,设计了一款新型复合变焦光学系统。该系统工作波段为8~12 μm,焦距变化范围为10~360 mm,在10~60 mm时,F数为2,在60~360 mm时,F数为4。对光学系统凸轮曲线和性能进行了分析。结果表明,该系统具有变倍比大、结构简单、像质好和变焦轨迹平滑等优点,验证了该数学模型的有效性。

Abstract

Based on the principle of compound zoom optical system, a new compound zoom optical system structure is proposed. The structure combines the continuous zoom system with the two-step zoom system to increase the focal length range of the zoom optical system and achieve the larger search range and the longer tracking distance. A mathematical model of optic design of the new compound zoom system is established. Under the guidance of this model, a new compound zoom optical system is designed for long wave infrared uncooled focal plane detector with pixel number of 320×240 and pixel size of 30 μm×30 μm. The working band of the system is 8~12 μm, the focal length range is 10~360 mm, the F number is 2 at 10~60 mm, and the F number is 4 at 60~360 mm. The cam curves and performance of the optical system are analyzed. The results show that the system has such advantages as large zoom ratio, simple structure, good image quality and smooth cam curves, all of which verify the validity of the mathematical model.

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中图分类号:O435

DOI:10.3788/aos201737.1108001

所属栏目:几何光学

基金项目:国家自然科学基金(10874181)

收稿日期:2017-07-04

修改稿日期:2017-07-13

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

操 超:中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209中国科学院大学, 北京 100049
廖志远:中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
白 瑜:中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
杨 正:武汉海达数云技术有限公司, 湖北 武汉 430205
李 帅:西安空间无线电技术研究所, 陕西 西安 710100

联系人作者:廖志远(71814725@qq.com)

备注:操 超(1992-),男,硕士研究生,主要从事光学系统设计方面的研究。

【1】Xue Hui. Optical design of infrared search and trace system[J]. Acta Optica Sinica, 2010, 30(8): 2383-2386.
薛慧. 红外搜索与跟踪系统中光学系统的设计[J]. 光学学报, 2010, 30(8): 2383-2386.

【2】Sansona M, Cornell J, Roy B, et al. Development of MWIR continuous zoom with large zoom range[C]. SPIE, 2011, 8012: 80122F.

【3】Ma Yingjun, Zhang Bao, Hong Yongfeng. Aberration automatic design of continuous zoom optical system[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 33(8): 0822003.
马迎军, 张葆, 洪永丰. 连续变焦光学系统的像差自动校正[J]. 光学学报, 2015, 33(8): 0822003.

【4】Pan Wenqiang, Li Xiangning, Lu Shan, et al. Gauss theoretical analysis of liquid crystal lens zoom system[J]. Acta Optica Sinica, 2016, 36(12): 1222003.
潘文强, 李湘宁, 卢山, 等. 液体透镜变焦系统高斯理论分析[J]. 光学学报, 2016, 36(12): 1222003.

【5】Neil I A. Optical design dependence on technology development[C]. SPIE, 2009, 7428: 742802.

【6】Yang Mingyang, Yang Hongtao, Qu Rui, et al. Design of high ratio middle infrared continuous zoom optical system[J]. Acta Photonica Sinica, 2017, 46(5): 0522003.
杨明洋, 杨洪涛, 曲锐, 等. 80倍中波红外连续变焦光学系统设计[J]. 光子学报, 2017, 46(5): 0522003.

【7】Ding Xuming. Focal length range extension mirror[J]. Acta Photonica Sinica, 1984, 13(4): 33-37.
丁旭明. 焦距范围扩展镜[J]. 光子学报, 1984, 13(4): 33-37.

【8】Gao Hongyun, Xiong Tao, Yang Changcheng. Middle infrared continuous zoom optical system[J]. Optics and Precision Engineering, 2007, 15(7): 1038-1043.
郜洪云, 熊涛, 杨长城. 中波红外连续变焦光学系统[J]. 光学 精密工程, 2007, 15(7): 1038-1043.

【9】Tao Chunkan. Design of zoom optical system[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 1988.
陶纯勘. 变焦距光学系统设计[M]. 北京: 国防工业出版社, 1988.

【10】Yu Daoyin, Tan Hengying. Engineering optics[M]. Beijing: China Machine Press, 2006: 28-30.
郁道银, 谈恒英. 工程光学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006: 28-30.

引用该论文

Cao Chao,Liao Zhiyuan,Bai Yu,Yang Zheng,Li Shuai. A New Compound Zoom Optical System[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(11): 1108001

操 超,廖志远,白 瑜,杨 正,李 帅. 一种新型复合变焦光学系统[J]. 光学学报, 2017, 37(11): 1108001

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