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介紹一種長焦距、大相對孔徑微光夜視物鏡的光學設計。設計參數為焦距100mm,相對孔徑1/1.4,視場10°。為增大視距,減小物鏡尺寸和質量,并且滿足在寬光譜范圍消色差的要求,選擇均為球面的折反式物鏡結構,在相同焦距和相對孔徑的條件下折反式系統比折射系統尺寸更小,質量更輕。在設計過程中引入曼金反射鏡,增加設計自由度。經優化設計達到較好的成像質量,空間頻率在50lp/mm時,軸上傳遞函數大于0.4,軸外傳遞函數大于0.2,與像增強器極限分辨率相匹配,全視場畸變小于2%,物鏡總長達到67mm。
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為使頭盔微光夜視鏡的重量更輕,同時保證其較好的成像性能,分析了光學塑料的特性及其加工,通過引入高次塑料非球面,設計了含有3個高次塑料非球面的6片式微光夜視物鏡。該物鏡具有大視場(40°)、小F數(F/1.25)、小畸變(1%)的特點,光學傳遞函數在空間頻率40 lp/mm時,軸上傳函≥0.6,軸外傳函≥0.4,滿足微光夜視物鏡成像要求。相對具有同樣性能的傳統物鏡系統,總長41 mm,為傳統物鏡的82.6%,重量13.3 g,僅為傳統物鏡的32.7%。為頭盔式微光夜視系統減重設計提供了一個新的參考思路。
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