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高温炉探测装置光学系统优化设计

返回列表 来源:未知 发布日期:2021-11-22 09:26【

上海九州网址优化设计要做的第一步是将可见光的材料换成 系统设计所需要的波段的材料,也就是中波红外材 料;由于原来是可见光的系统其材料折射率及阿贝 数与所要用的红外材料差异很大,

在更换材料的过 程中一定同时更改半径并且控制好系统的像质。更 换材料完成后,要逐步使得所选择的系统的光学参 数和所要设计的指标相一致,

主要需要变动的是视 场,视场角的加大一定要逐渐完成,否则会出现系统 评价函数太低无法优化的问题。


简化结构

通过上面的优化,所选择的七片式系统已经满 足了设计要求,但是系统的结构比较复杂,镜片数过 多,也会给装调带来困难。

因此决定将系统的结构 简化,减少镜片的数量,这样不仅可以降低成本,也 更便于装调。采用简化方法就是把想要移除的镜片 的前后两个面曲率半径增大,直到这两个面的曲率 半径接近或者达到无穷。

就是让镜片变成平行平 板,然后再把它去掉。在变化曲率半径的过程中,可 以使用CVVA这个操作数。在去掉一个镜片之后, 系统的像质会大不如前,为了提高像质就需要继续 增加非球面的数量,直到满足设计要求。

最后经过 简化,把原来七片式的系统简化成了五片,像质也满 足设计要求。


优化结果

3 是 优 化 后 的 镜 头 结 构 ,镜 头 的 总 长 为 50.2mm,焦距为 5mm,系统的第 2341011 面为 非球面,光阑位于第4个面与第5个面之间。

图片.png

4是优化后的五片式调制传递函数(MTF)曲 线。从图4可以看出,在20线对处,系统的MTF线均大于0.8,且接近衍射极限。

 红外系统很多都是对能量集中度的要求,所以 红外系统像质的评价经常会用点列图作为评价标准 弥散斑越小证明成像质量越好。

运用公式计算系统 的艾里斑直径为5.865μm,在图5中可以看到弥散斑 RMS 值最大为 5.114μm,均小于艾里斑直径,表明 系统的成像质量良好。

图片.png

场曲是反映成像质量的一个重要参数,它反映 了像面的弯曲程度,由图6可知,场曲校正在0.05mm 范围内满足设计要求,畸变虽然不影响成像质量,但 是畸变的大小影响成像的准确性,通过校正,系统畸 变小于3%,满足设计要求。




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