IC694MDL732一個(gè)良好的初始結(jié)構(gòu)能夠使像差在校正過程迅速收斂，光學(xué)設(shè)計(jì)中第一個(gè)關(guān)鍵步驟就是如何選擇合適的初始結(jié)構(gòu)，如果已知光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)等信息，則可以通過對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光線追跡、計(jì)算像差和成像質(zhì)量的評價(jià)。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)較為簡單時(shí)，根據(jù)相關(guān)的初始系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，利用賽德爾像差理論建立像差平衡方程和PW法來求解初始結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中內(nèi)置了大量的光學(xué)系統(tǒng)模型，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，根據(jù)焦距、相對孔徑等參數(shù)就可以對比出與初始系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)相近的初始結(jié)構(gòu)，此次設(shè)計(jì)查詢了相關(guān)專利，采用第二種方法來確定系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)。

像差校正及優(yōu)化評價(jià)

系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)確定后，終得到成像性能好的系統(tǒng)，需要經(jīng)過后續(xù)反復(fù)像差校正過程，同時(shí)也需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程如下。

根據(jù)表1給出的光學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)，通過改變鏡頭諸面的面型參數(shù)改變透鏡的厚度及透鏡之間的間隔，通過更換透鏡材料來使得鏡頭的像差逐步減小。在光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX中設(shè)置透鏡的曲率半徑和厚度、系統(tǒng)焦距和長度、透鏡間距等參數(shù)為變量，采用ZEMAX默認(rèn)的優(yōu)化評價(jià)函數(shù)，只添加一階光學(xué)參數(shù)限制，采用變量從少到多、階數(shù)從低到高的方式漸進(jìn)優(yōu)化。在每一步優(yōu)化完成后，觀察每次優(yōu)化后系統(tǒng)各類像差的變化情況，增加對系統(tǒng)成像性能貢獻(xiàn)較大像差項(xiàng)操作數(shù)的權(quán)重系數(shù)，對其有針對性地優(yōu)化，判斷是否需要繼續(xù)增加優(yōu)化變量，終設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的光學(xué)系統(tǒng)。

優(yōu)化完成后的寬光譜可見-短波紅外成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)可對可見光和短波紅外波段進(jìn)行成像，采用7組共10片透鏡，光闌位于第4片透鏡的后表面，第10片透鏡的前表面采用非球面。系統(tǒng)總長為79.6 mm，入瞳直徑為9.9 mm，F(xiàn)數(shù)為2.8。

IC694MDL732

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