高变倍比小型化的中波红外光学系统设计 
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Design of Mid-Wave Infrared Optical System with High Variable Ratio Miniaturization
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
图 & 表
图 1. 传统四组元变焦系统示意图
Fig. 1. Schematic of traditional four-component zoom system
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图 2. 复合连续变焦系统示意图
Fig. 2. Schematic of composite continuous zoom system
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图 3. 光学系统原理图。(a) EFL:360 mm; (b) EFL:250 mm; (c) EFL:200 mm;(d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm; (f) EFL:12 mm
Fig. 3. Schematic of optical system. (a) EFL:360 mm; (b) EFL:250 mm; (c) EFL:200 mm; (d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm; (f) EFL:12 mm
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图 4. MTF曲线。(a) EFL:360 mm;(b) EFL:250 mm;(c) EFL:200 mm;(d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm;(f) EFL:12 mm
Fig. 4. MTF curves. (a) EFL:360 mm; (b) EFL:250 mm; (c) EFL:200 mm; (d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm; (f) EFL:12 mm
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图 5. 弥散斑点列图。(a) EFL:360 mm;(b) EFL:250 mm;(c) EFL:200 mm;(d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm;(f) EFL:12 mm
Fig. 5. Diffuse speckle diagrams. (a) EFL:360 mm; (b) EFL:250 mm; (c) EFL:200 mm; (d) EFL:100 mm; (e) EFL:70 mm; (f) EFL:12 mm
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图 6. 衍射光学元件半径、相位及周期间的关系。(a)第5片透镜衍射面;(b)第7片透镜衍射面
Fig. 6. Relation among radius, phase, and period of diffraction optical element. (a) Diffraction plane of the fifth lens; (b) diffraction plane of the seventh lens
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图 8. 凸轮筒3D模型
Fig. 8. 3D model of cam
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表 1光学设计参数
Table1. Optical design parameters
| Parameter | Index |
|---|
| Working waveband /μm | 3.7--4.8 | | F/# | 4.0 | | Focal range /mm | 12--360 | | Detector type | 640×512(cooled) | | Pixel size /μm | 15 |
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表 2移动组元间距参数
Table2. Parameters of moving component spacingmm
| Focal f' /mm | 360 | 250 | 200 | 100 | 70 | 12 |
|---|
| d1 | 3.952 | 3.952 | 3.952 | 3.952 | 3.952 | 1.756 | | d2 | 42.563 | 41.356 | 40.538 | 36.731 | 33.556 | 11.992 | | d3 | 4.360 | 9.567 | 12.703 | 22.959 | 29.014 | 61.175 | | d4 | 27.695 | 23.332 | 21.378 | 14.928 | 11.674 | 3.273 |
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表 3衍射光学元件的环带周期
Table3. Ring period of diffraction optical element
| Radius /mm | The fifth lens diffraction ring | The seventh lens diffraction ring |
|---|
| r1 | 2.114599 | 1.496816 | | r2 | 2.957900 | 2.128281 | | r3 | 3.585547 | 2.261199 | | r4 | 4.100169 | 3.044253 | | r5 | 4.542089 | 3.424050 | | r6 | 4.932224 | 3.774302 | | r7 | | 4.103236 |
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陈虹达, 薛常喜. 高变倍比小型化的中波红外光学系统设计[J]. 光学学报, 2020, 40(2): 0222001. Hongda Chen, Changxi Xue. Design of Mid-Wave Infrared Optical System with High Variable Ratio Miniaturization[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(2): 0222001.
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