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中波红外连续变焦光学系统红外成像技术由于具有众多优势而应用于侦查、制导等军事领域。连续变焦光学系统是解决大视场有哪些信誉好的足球投注网站小视场分辨的最佳途径。因此对红外连续变焦光学系统的需求会日益增强。本文将介绍中波红外连续变焦光学系统的设计方法，并给出设计实例。设计采用中波红外凝视型焦平面320 μm×240μm像元制冷探测器，探测器像元为30μm×30μm。系统工作波段为3.7~4.8μm；焦距变化范围20~200 mm；F数为2.5；像高12 mm。光学补偿型的工作方式是变倍组固定，通过聚焦组与补偿组的移动来实现系统焦距的变化，像面位置在变焦过程中有漂移，如图1所示。聚焦组与补偿组的移动是同方向等速度的，只需用机械把两镜组连在一起作线形移动即可，因此其机械结构简单、不需要凸轮。不过镜组必须移动到某些特殊的位置才能得到稳定清晰地像面。适用于变倍范围和数值孔径较小的系统。机械补偿型的工作方式是聚焦组固定，变倍组与补偿组按不同的运动规律作较复杂移动以实现变化焦距，像面位置在变焦过程中保持稳定，如图2所示。机械补偿法可以实现焦距连续变化，但其机械结构复杂、凸轮加工难度大。不过随着机械加工工艺的提高，机械补偿法的优势越来越明显。故选择机械补偿式的变焦系统。共口径双通道红外扫描成像光学系统该系统包括前端共用的双反射系统、分束镜、准直镜组、扫描镜和成像镜组。光波经过双反射系统在主镜之后被分束镜分成中波红外通道（3μｍ～5μｍ）和长波红外通道（10μｍ～12μｍ），经准直镜组及成像镜组会聚探测器上，实现中波红外系统与长波红外系统共口径同步成像。长波红外光学系统设计①共用结构两反系统对于两反系统，主镜相对口径的选择主要和两反系统的相对口径有关。若两反系统焦距较长，主镜相对口径可以取小一些，即焦距长一些，容易加工。若两反系统焦距较短，主镜的焦距也就越短，在口径一定的情况下，主镜焦距越短，主镜的相对口径就越大，从缩短镜筒长度来说，当然主镜相对口径越大越有利，但加工难度增加，加工难度同相对口径的立方成正比，所以两反系统的相对口径不能取得太小。图3 双反射光学系统考虑到系统结构尺寸应尽量小，在保证主镜焦比合理、焦点伸出量也一定的情况下，遮拦比与次镜的放大率成反比，如果两反系统的Ｆ 数取值过小，必然导致次镜对主镜的放大率较小，最终导致遮拦比过大，中心遮光损失太大，尤其是对于红外系统，接收的能量本来就很紧张。综合考虑，取两反系统相对口径为1:4主镜相对口径1:0.9。②长波红外准直镜组准直镜组与前面共用的两反系统组成一个望远系统，本系统采用普通的三片式结构可以满足要求。对于长波红外可选的玻璃材料较为有限，本系统中只采用了一种玻璃——锗。图4 长波红外准直系统红外R-C光学系统设计R-C系统是由两块反射镜组成的共轴双反射镜系统。它具有如下优点: 1) 利用反射镜折叠光路, 缩小了镜头的体积和减轻了重量; 2) 它完全没有色差; 3) 可以在紫外到红外的很大波长范围内工作; 4) 反射镜的镜面材料比透射镜的材料容易制造, 特别是对大口径零件更是如此。因此, R-C 系统广泛的应用在大型天文望远系统、航天光学遥感、紫外和红外仪器以及聚光照明等方面。另一方面, 经典的R-C系统的视场受限于彗差, R-C系统可以消除初级彗差, 而像散却不能消除, 因而, 视场不可能很大。图5 红外光学系统结构图R-C 光学系统的初始结构如图5。这里在R-C 系统后加了一个负一倍透镜组, 它的作用是使系统的出瞳与热像仪的冷屏尽量相重合。这样做的好处是使背景杂光、镜筒热辐射杂光不能入射到热像仪的靶面上, 避免造成干扰, 提高信噪比。