大面阵红外两档变焦光学系统设计

针对面阵规模为1 280x1 024,像元尺寸为12 μm×12 μm的大面阵非制冷长波红外焦平面阵列探测器,设计了基于非球面的长波红外两档变焦光学系统,采用轴向移动式变焦方式实现焦距30 mm和54 mm切换,工作波段为8～12μm,F/#为0.9,宽视场时全视场角为36.3°,可用于跟踪和搜索目标;窄视场时全视场角为20.64°,可用于捕获和观察目标.引入多个非球面后,在奈奎斯特频率42 lp/mm处传递函数大于0.3,相比对应的球面系统大大提高对比度和分辨率,使系统在避免引入二元面的同时具有更好的性能.采用机电主动式消热差保证由温度引起的像面漂移在系统焦深之内,设计结果表明,在0～40℃的温度范围内,在42 lp/mm处,系统各个状态的MTF均大于0.2.系统基于超大面阵规模和超小像元的凝视型焦平面红外探测器,满足成像要求,能对目标进行搜索和捕获,可结合机载系统构成机载红外搜索跟踪系统,对于空域监视、威胁判断、探测来袭导弹、自动搜索和跟踪目标等领域有一定参考意义.