采用机械补偿法变焦型式, 建立两组元连续变焦光学系统模型, 在该模型的制导下, 针对中波640×512、像素尺寸15 μm制冷型焦平面阵列探测器, 设计了一款立体布局的高变倍比连续变焦光学系统。该系统工作波段为3.5 μm~4.8 μm, 焦距范围覆盖30 mm~500 mm, 工作温度范围覆盖-40℃~+60℃, 变焦过程中F数恒定为4, 系统变焦全过程具有100%冷光阑效应。设计过程中对系统冷反射进行了详细分析, 对凸轮曲线进行优化设计。设计结果表明: 该系统在08视场内, 全温度范围的光学调制传递函数在33 lp/mm处大于0.25, 在25 lp/mm处大于0.4; 全视场公差作用下系统传递函数在33 lp/mm处大于0.13。该系统具有变焦轨迹平滑, 冷反射抑制特性优良, 成像质量佳, 环境适应性好等优点。

本文介绍了用于像素阵列为 640×512、像元尺寸为 17 .m×17 .m的红外中波制冷探测器的四片式双视场光学系统设计, 用相同的 4片透镜实现性能最优的系统(像元尺寸小)。光学系统采用轴向移动一片透镜实现两视场的切换, F/#为 3, 宽视场(WFOV)为 18.18.×14.58., 窄视场(NFOV)为 1.84.×1.46.。系统应用二元光学技术, 采用光学设计软件 Code V优化设计, 在空间频率 30 lp/mm处, 宽、窄视场的 MTF均大于 0.35; 经高低温下成像分析及二次项成像分析, 本光学系统完全满足要求。