基于多重结构的平显视差仪中内调焦物镜设计 (2010年)

根据平显视差测量原理中自动调焦的要求,设计了一个相对孔径与调焦范围均较大的内调焦物镜。针对内调焦传统设计方法的不足,在对内调焦各镜组选型后将它们组合成为一个系统,采用多重数据结构设计的方法,对不同物距下的结构进行同时优化,从而解决了近距离的成像质量难以控制的问题。所设计的内调焦物镜在不同的物距下成像质量稳定,无穷远时光学传递函数(MTF)值在空间频率为120 lp/mm时轴上与轴外均达到0. 4以上,物距在300 mm时轴上视场MTF为0. 3,轴外视场弧矢MTF在0. 3以上,子午MTF达到了0. 2; 《基于多重结构的平显视差仪中内调焦物镜设计》 平视显示器（Head-Up Display，简称HUD）是现代航空领域的关键技术之一，它为飞行员提供了关键的飞行信息，提高了飞行安全性和效率。然而，由于光学系统的设计挑战，如视差问题，会直接影响到显示信息的准确性。本文主要探讨了如何设计一个适用于平显视差测量的内调焦物镜，以解决近距离成像质量和自动调焦的需求。 内调焦物镜的设计是解决视差问题的关键步骤。传统设计方法存在一定的局限性，尤其是在处理近距离成像质量控制方面。作者通过选用合适的镜组并采用多重数据结构设计法，实现了对不同物距下的系统同时优化。这种方法的优势在于能够平衡整个物距范围内的成像性能，确保在各种距离条件下都能保持稳定的成像质量。 在光学传递函数（Optical Transfer Function，简称OTF）的衡量标准下，所设计的内调焦物镜表现优秀。在无穷远时，当空间频率达到120 lp/mm，无论是轴上还是轴外，MTF值都超过了0.4，这代表了较高的分辨率和成像清晰度。在300 mm物距的情况下，轴上的视场MTF达到0.3，轴外视场的弧矢MTF保持在0.3以上，子午MTF达到0.2，这些数值反映了物镜在不同距离和角度的成像性能。 此外，设计的内调焦物镜还具有良好的畸变控制，相对畸变率控制在1%以内，这在后续的图像处理工作中显得尤为重要，因为低畸变可以保证图像的准确还原和分析。通过这种方式，作者成功地解决了传统内调焦物镜在近距离成像质量控制上的难题，提高了平显视差测量的精度和可靠性。 该研究提出了一种创新的内调焦物镜设计方法，利用多重数据结构优化技术，有效改善了平显视差仪的性能。这一成果对于提升航空电子设备的性能，尤其是对平视显示器在复杂飞行条件下的应用，具有重要的理论和实践意义。未来的研究可以进一步探讨如何将这种设计应用于其他光学系统，以提高其在不同环境和任务中的适应性。