尹 晶，刘 旭，徐晓影，崔艳群，王 强，郭富城

基于光机集成分析的火情监察红外变焦镜头主动消热差设计

尹 晶，刘 旭，徐晓影，崔艳群，王 强，郭富城

（长春电子科技学院，吉林 长春 130114）

红外变焦监视镜头的F数与焦深相对较小，因此温度变化极易导致离焦现象，导致成像质量下降。本文针对火情监察红外变焦镜头在－40℃～50℃范围内成像清晰的技术要求，采用有限元法分析温度变化下各光学镜片前后镜面的刚体位移与旋转量，将刚体位移导入至Sigit光机集成分析软件中仿真出温度变化工况下镜头的离焦量，分析结果表明焦距值变量在－0.16～＋0.4mm之间，调焦量为0.108～0.188。针对上述情况，采用两个凸轮两套执行机构来分别控制变倍组和补偿组的移动，实现镜头的主动消热差保证温度变化下成像仍旧清晰。最终通过温度可靠性实验对镜头光学分辨率温度适应性的进行考核，实验结果表明在温度变化过程中空间分辨率均大于30lp/mm，变焦过程成像质量基本清晰。

火情监察；光机集成分析；红外变焦镜头；主动消热差

0 引言

1 红外变焦光学系统

本文以火情监察红外变焦光学镜头为研究对象，该光学系统的具体设计参数与技术指标如表1所示。

红外变焦镜头基于库克三分离物镜进行优化设计，变倍方式为移动第二片玻璃，为了矫正满足同时校正两档变焦系统的残余像差，将经典三片式最后的正透镜拆分成分离的两个正光焦度的透镜，即系统设计用了4片玻璃，其中第一～第三片材料为锗，第四片为硒化锌，同时第二片～第四片中各设一个表面（共计3个表面）为非球面更好地矫正残余像差。……