双波段共口径共变焦光学系统设计

【摘要】双波段连续变焦光学系统既具有双波段系统全天候侦查、精确、全面获取目标信息的特点,也兼备了连续变焦系统探测范围广、搜索速度快,能对目标进行不间断观测的优点。由于双波段连续变焦系统的上述优良性能,该类系统迅速成为当今世界各国竞相研究的前沿热点。目前大多此类系统是由两个单独系统组成,这就导致系统体积庞大,也增加了侦察设备的复杂程度。此外由于外部观察环境变化,如目标被遮挡、烟雾干扰、昼夜交替,而进行光路转换后,需要重新搜索目标、调整焦距,才能再次对目标进行观察。切换过程耗时长、系统反应速度慢,当跟踪、观测的目标移动速度较快时,还可能会丢失目标。针对上述问题,本文设计了一种可见光／中红外共口径同步连续变焦光学系统,系统变焦比为10x。分析了变焦过程中可见光／中红外焦距和变焦比的差异及其差异的变化规律。结合两组元和三组元变焦理论,推导了补偿变焦比差应满足的条件,分析了直接变焦比差补偿方法,利用该方法达到了可见光／中红外在任意变焦位置处焦距及变焦比都相同的目标。设计的系统总体积小于290mm×45mm。在整个变焦过程中,可见光、中红外焦距的最大差值小于0.02mm。可见光在空间频率801p/mm处传函值高于0.5,中红外在空间频率201p/mm处传函值高于0.45。对光学系统在-40℃-+60℃温度范围内消热差后,成像质量满足设计要求。与普通的双波段变焦系统相比,设计系统具有体积小、质量轻,实时性高、反应速度快的优点,并能够实现利用双波段对目标的同步成像、同步跟踪与测
【作者】陈阳；
【导师】刘钧；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】双波段；共口径；共变焦；变焦比差补偿；消热差；

【参考文献】
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