PW法對連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的求解

崔恩坤，張 葆，洪永豐

（1.中國科學(xué)院 長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長春130033；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

引言

當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)正在以日新月異的速度發(fā)展，各國都競相發(fā)展自己的科技實(shí)力，這尤其顯現(xiàn)在軍事武器的發(fā)展上。近年來在軍事武器上，紅外技術(shù)發(fā)展尤為突出，紅外光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用到預(yù)警，地面防空和制導(dǎo)等諸多軍事領(lǐng)域。現(xiàn)有紅外光學(xué)系統(tǒng)類型多種多樣，可以滿足各種不同需求，其中連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)因其兼具短焦距和長焦距的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)越來越受到重視。短焦距使其具有大視場廣覆蓋率的特點(diǎn)，有利于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，而長焦距使其具有高分辨率的特點(diǎn)，有利于對已發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)行精確的跟蹤打擊［1-2］。紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)對得到成像質(zhì)量優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)至關(guān)重要。

利用PW法求解系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于定焦光學(xué)系統(tǒng)，在變焦紅外光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用相對較少。在設(shè)計(jì)過程中，通常是設(shè)定前固定組，變倍組以及補(bǔ)償組在各個(gè)焦距位置上的同類初級像差趨于相等，這會(huì)給設(shè)計(jì)帶來許多不必要的限制。本文通過直接控制各個(gè)透鏡的像差來實(shí)現(xiàn)對單個(gè)焦距位置進(jìn)行像差控制，利用PW法將光學(xué)系統(tǒng)的像差與光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及材料相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而得到較為理想的有較好實(shí)用價(jià)值的變焦紅外光學(xué)系統(tǒng)。

1 變焦系統(tǒng)選擇

連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一般滿足以下4個(gè)基本要求：1）均勻改變焦距；2）在系統(tǒng)變焦過程中保持像面穩(wěn)定；……