王 巍，崔庆丰，费 冰，杜 妍，段 庸

（长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022）

引 言

变焦距光学系统是指焦距可在一定的范围内变化，而在变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径基本不变，并且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。连续变焦的红外光学系统不仅可兼顾大视场搜索和小视场瞄准跟踪的要求，而且还可以解决两档或多档镜头由于视场切换，在短时间内对快速运动的目标丢失这一缺陷。红外技术在医疗、工业方面等也得到了广泛的应用。它可以发现人体温度的微小差异，因而可用来诊断与体温有关的许多疾病。在工业方面，可用于工业热故障探测、热能耗散、无损检测等领域。所以设计红外变焦镜头具有一定的现实意义［1］。

针对320×256长波红外非制冷型面阵探测器（像元尺寸25μm×25μm），采用机械补偿的设计结构（负组补偿），仅用五片透镜，光学筒长小于210mm。系统变焦过程中相对孔径保持不变，F／＃为1，变倍比为3∶1，焦距50～150mm。该系统仅使用锗一种普通红外材料，引入了两个偶次非球面和一个衍射面，减小了系统的筒长和重量，并且还提高了成像质量。该系统在空间频率20lp／mm处，MTF均大于0.5。

1 变焦距系统的原理

现设计的变焦距镜头采用机械补偿［2］。系统由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组组成。其中后固定组对系统变焦没有贡献，它主要用来校正系统像差，同时起到调整系统光学筒长的作用。系统设计首先是外形尺寸的计算，即高斯解的求取。根据高斯计算，得出各个组元的焦距和组元之间的移动量。……