可见与近红外波段大视场平行光管物镜设计研究

　　微光夜视系统是一种能充分利用夜间天光，通过光增强技术，使人眼能够观察低照度目标的系统，成为微光夜视仪。微光夜视技术已经成为现在着重发展科学技术，并且首先应用在军事领域中而且得到发展。目前，微光夜视技术已经在夜间观察、桥梁架建、瞄准、水下作业等方面得到了非常广泛的应用。

　　夜视系统可靠性是衡量其性能优劣的主要指标，因此，微光夜视系统在定型前，必须进行可靠性试验。为此，要用平行光管检测法对微光瞄准镜进行检验，即利用平行光管为被试微光瞄准镜(靠近平行光管物镜)提供均匀光照度环境，模拟一个微光远距目标，被试微光瞄准镜接收后，对目标进行识别。

　　1 平行光管技术参数确定

　　平行光管物镜的主要设计技术参数分别为视场、通光孔径、焦距、调制传递函数(MTF)。

　　(1)平行光管的物镜视场

　　平行光管的物镜视场依据被试瞄准镜所需最大视场确定，按需求平行光管的物镜全视场定为20°。

　　(2)平行光管物镜通光口径

　　目前视场最大的微光瞄准镜，其视场2 =19±1°口径D=36mm，所以本设计的平行光管物镜的口径选定为 D≥60mm 能够满足试验要求。

　　(3)平行光管物镜焦距

　　在平行光管物镜的视场、有效通光口径均确定情况下，平行光管物镜焦距 长短的选定与传输通光量的多少、分辨率板刻线细度、分划板线视场、像差平衡、渐晕、光照度的不均匀性、调制传递函数(MTF)等多项因素有关。在综合考虑上述各项影响因素的利弊关系，并结合技术要求与物镜的设计难易程度、加工工艺水平等，最终确定平行光管物镜的焦距 为 500mm。

　　(4)平行光管物镜的工作谱段：

　　平行光管物镜复消色差谱段的选择应与微光夜视仪像增强器的光谱响应范围和夜视仪物镜的消色差光谱相匹配，综合考虑平行光管物镜复消色差谱段选为 0.486 ～ 0.863 m。

　　(5)平行光管物镜的 MTF 值

　　10°视场时的微光系统，其平行光管物镜的焦距=1000mm，视场 =20°，特征频率为 18lp/mm，由于本微光系统检测的需要，平行光管物镜的焦距=500mm ，所以它的特征频率加倍为 35lp/mm。

　　2 设计过程

　　物镜复消色差谱段在 0.486 ～ 0.863 m 之间，复消色差要求既要消除高斯区域内的二级光谱，同时也要消除高斯区域外的色球差。为了校正二级光谱，采用了具有特殊色散的玻璃TF3 与校正二级光谱使用较多的 LAK2 玻璃进行组合设计。

　　二级光谱公式：

　　TF3 玻璃和另一种玻璃 LAK2 配对时，所得二级光谱很小，兼顾系统的二级光谱和高级球差，须使每个单元透镜的光焦度绝对值尽量小，因此，要求正透镜的 值尽可能大，负透镜的 值尽可能小。为降低高级像散，应选择正透镜的折射率尽可能高些，负透镜的折射率尽可能小些，所以，选择这组玻璃是合理的。