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高溫爐探測裝置光學系統優化設計

返回列表 來源:未知 發布日期:2021-11-22 09:26【

上海博迅優化設計要做的第一步是將可見光的材料換成 系統設計所需要的波段的材料,也就是中波紅外材 料;由于原來是可見光的系統其材料折射率及阿貝 數與所要用的紅外材料差異很大,

在更換材料的過 程中一定同時更改半徑并且控制好系統的像質。更 換材料完成后,要逐步使得所選擇的系統的光學參 數和所要設計的指標相一致,

主要需要變動的是視 場,視場角的加大一定要逐漸完成,否則會出現系統 評價函數太低無法優化的問題。


簡化結構

通過上面的優化,所選擇的七片式系統已經滿 足了設計要求,但是系統的結構比較復雜,鏡片數過 多,也會給裝調帶來困難。

因此決定將系統的結構 簡化,減少鏡片的數量,這樣不僅可以降低成本,也 更便于裝調。采用簡化方法就是把想要移除的鏡片 的前后兩個面曲率半徑增大,直到這兩個面的曲率 半徑接近或者達到無窮。

就是讓鏡片變成平行平 板,然后再把它去掉。在變化曲率半徑的過程中,可 以使用CVVA這個操作數。在去掉一個鏡片之后, 系統的像質會大不如前,為了提高像質就需要繼續 增加非球面的數量,直到滿足設計要求。

最后經過 簡化,把原來七片式的系統簡化成了五片,像質也滿 足設計要求。


優化結果

3 是 優 化 后 的 鏡 頭 結 構 ,鏡 頭 的 總 長 為 50.2mm,焦距為 5mm,系統的第 2341011 面為 非球面,光闌位于第4個面與第5個面之間。

圖片.png

4是優化后的五片式調制傳遞函數(MTF)曲 線。從圖4可以看出,在20線對處,系統的MTF線均大于0.8,且接近衍射極限。

 紅外系統很多都是對能量集中度的要求,所以 紅外系統像質的評價經常會用點列圖作為評價標準 彌散斑越小證明成像質量越好。

運用公式計算系統 的艾里斑直徑為5.865μm,在圖5中可以看到彌散斑 RMS 值最大為 5.114μm,均小于艾里斑直徑,表明 系統的成像質量良好。

圖片.png

場曲是反映成像質量的一個重要參數,它反映 了像面的彎曲程度,由圖6可知,場曲校正在0.05mm 范圍內滿足設計要求,畸變雖然不影響成像質量,但 是畸變的大小影響成像的準確性,通過校正,系統畸 變小于3%,滿足設計要求。