1五通道離軸光學系統設計實例
1．１光學系統結構
根據上述光學系統設計原則，設計並加工了一套五通道離軸光學系統。系統整體結構如圖５所示。系統對９５０ｍｍ處邊長３００ｍｍ正方形閃爍屏成像，要求光學系統垂軸放大率β爲０．０６，其中ＩＣＣＤ機械外徑ＤＩＣＣＤ爲７１ｍｍ。取物鏡間距Ｒ爲５５＊槡２ｍｍ，滿足公式（１）的'參數要求。由公式（２）、（３）可知，此時圓周物鏡像面ＩＣＣＤ平移離軸量ｂ爲４．６７ｍｍ。
1．２鏡頭設計參數
根據陣列物鏡設計原則，在光學設計軟件ＣＯＤＥＶ中選擇適當初始結構優化，獲得物鏡光學結構如圖６所示。鏡頭採用７片６組結構，Ｆ數爲２．０。圖中最後一片平板爲ＩＣＣＤ保護玻璃。物鏡調製傳遞函數（ＭＴＦ）如圖７所示。光學系統在３０ｌｐ／ｍｍ時各視場對比度均大於７０％，像質滿足ＩＣＣＤ探測器使用要求。圖中各視場ＭＴＦ曲線較爲接近，表明物鏡各視場像面清晰度一致。透過公式（４）計算可知，物鏡邊緣視場照度爲中心視場照度的８３．６８％，圓周兩側物鏡對閃爍體屏邊緣成像時像面照度差異最大，差值約爲１２．４３％。在物鏡設計時透過控制孔徑邊緣光線引入負漸暈，邊緣視場照度增加爲中心視場照度的８８％，圓周物鏡像面照度最大差異降爲８．１２％。物鏡場曲與畸變如圖８所示。光學系統的畸變小於０．１％，場曲小於０．１ｍｍ，可以有效保證各物鏡像面圖像匹配一致。
2結論
數字高速多幅相機多采用分幅方式獲取多通道圖像，結構複雜，像面照度因分幅數增加而降低。本文提出一種多物鏡平行陣列分佈，像面離軸接收以得到多通道圖像的設計方法。系統像面照度高於同通道數分幅系統，軸向尺寸與物鏡長度相同，結構緊湊。根據該設計方法，設計並加工了一套五通道離軸光學系統。透過引入負漸暈彌補大視場引起的軸外點照度降低效應，並透過約束優化使得各視場ＭＴＦ曲線接近，畸變小於０．１％，有效保證了各通道像面的一致性。