机载新颖连续变焦中波红外光学系统设计

针对制冷式640×512元凝视焦平面阵列探测器,设计了结构紧凑的高性能机械补偿30倍连续变焦光学系统.该系统采用新颖的三组元变倍形式和三次成像方法设计.工作波段为3.7～4.8 μm,F/# =4,变焦范围750～25 mm.首先利用光学设计软件给出了系统的光学外形结构图；然后,进行了像质评价分析,变焦曲线分析,温度环境适应性分析和冷反射分析；最后,介绍了该系统应用微扫描成像技术提高分辨率的方法.结果表明,该光学系统在空间频率30 1p/mm处的光学传递函数(MTF)值均接近衍射极限,弥散斑直径的均方根(RMS)值均小于15μm.变焦曲线平滑,且移动组最大行程小于71 mm.移动组透镜的轴向移动可完成系统调焦及温度补偿.光学系统满足100％冷光阑效率,在-40 ～ 60℃温度范围内均有良好的像质.同时,满足新一代机载前视红外(FLIR)系统的要求.