基于Alvarez透镜的紧凑型红外连续变倍系统设计

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。