基于Alvarez透镜的紧凑型红外连续变倍系统设计

作     者：欧阳琦 柳萌遥 宁妍 曹杰 郝群 程阳 Ouyang Qi;Liu Mengyao;Ning Yan;Cao Jie;Hao Qun;Cheng Yang

作者机构：北京理工大学仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴)浙江嘉兴314003 西安现代控制技术研究所西安陕西710065 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年第61卷第10期

页      面：282-289页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(62275017) 嵩山实验室预研项目(YYJC072022008) 北京理工大学青年教师学术启动计划(202204006) 

主　　题：光学设计 Alvarez透镜 光学变倍系统 开普勒结构 红外成像 

摘      要：针对传统轴向移动机械光学变倍系统结构复杂、体积大的问题,提出基于Alvarez透镜的横向移动红外光学连续变倍系统。该系统由两组Alvarez透镜、光阑、定焦透镜和红外探测器组成。两组Alvarez透镜构成开普勒式望远结构,其中,第一组Alvarez透镜作为变焦组,第二组Alvarez透镜作为补偿组。无限远入射光线经过两组Alvarez透镜后出射,出射的平行光通过定焦透镜聚焦成像到红外探测器的靶面上。使用Zemax软件进行光学仿真,该光学变倍系统覆盖8~12μm的长波红外波段,最大视场角为6°,最大入瞳直径为6 mm,F数为2,畸变量小于2.1%,光学总长度约为74 mm。Alvarez透镜仅需横向移动约1 mm即可实现5×到15×的连续光学放大。该系统在红外探测器分辨率为320×240、像元尺寸为30μm时调制传递函数达到0.5@17 lp/mm。仿真设计结果表明,该系统具有放大倍率大、结构紧凑、成像质量高的优点,有望应用于小型化红外变倍成像领域。