用于偏振成像系統的20mm～200mm變焦物鏡設計

陳 鑫，甄勝來，方 健，陶善靜，俞本立

（1.安徽大學 信息材料與智能感知安徽省實驗室，安徽 合肥 230601；2.安徽大學 光電信息獲取與控制教育部重點實驗室，安徽 合肥 230601）

引言

偏振成像技術可以獲取不同目標在不同波段下的偏振信息[1]。偏振成像技術在環境[2]、農業[3]、生物[4]、醫學[5]、軍事[6-7]等領域應用廣泛。偏振成像系統就是利用偏振成像技術實現目標圖像重構，變焦物鏡作為偏振成像系統的前置光學裝置承擔獲取目標光信息的關鍵任務，因此偏振成像光學系統的設計非常重要[8]。本文需要設計的偏振成像系統工作在短波紅外波段，市面上短波紅外變焦鏡頭較少且價格較為昂貴，一個重要原因就是變焦物鏡普遍使用較多非球面，大多變焦鏡頭鏡片數量大于9 片，導致加工和裝配成本較高。因此，在滿足像質要求的前提下，不使用非球面，減少鏡片數量，降低加工和裝配成本，對變焦系統的發展具有深遠的影響。

2006年，Hiroshi Sato 采用塑料透鏡元件設計了數碼相機變焦鏡頭，降低了鏡片的加工成本[9]。2011年，王海燕等采用光學塑料非球面透鏡與標準玻璃球面透鏡混合結構，設計了低成本高變倍手機變焦攝像鏡頭[10]。2018年，白冰虎等人全部使用球面透鏡設計了一款焦距為100 mm～600 mm的變焦鏡頭，滿足了應用需求[11]。2019年，彭臺然等利用一種結構簡單、成本低廉的可變形透鏡實現了低階像差的校正[12]。文獻[9]和[10]利用光學塑料制成的鏡片雖然加工成本較低，但卻對溫度敏感，溫度變化較大時，會嚴重影響鏡頭成像質量，對于工作在紅外波段的物鏡，由于紅外光的熱效應，同樣不適用，因此，大大限制了變焦鏡頭的廣泛應用。……