IC694MDL732一个良好的初始结构能够使像差在校正过程迅速收敛，光学设计中第一个关键步骤就是如何选择合适的初始结构，如果已知光学系统的结构参数等信息，则可以通过对光学系统进行光线追迹、计算像差和成像质量的评价。当光学系统较为简单时，根据相关的初始系统设计指标，利用赛德尔像差理论建立像差平衡方程和PW法来求解初始结构。随着计算机辅助优化技术的发展，现代光学设计软件中内置了大量的光学系统模型，当光学系统较为复杂时，根据焦距、相对孔径等参数就可以对比出与初始系统设计指标相近的初始结构，此次设计查询了相关专利，采用第二种方法来确定系统的初始结构。
像差校正及优化评价
系统初始结构确定后，终得到成像性能好的系统，需要经过后续反复像差校正过程，同时也需要对其结构进一步优化，具体的优化设计过程如下。
根据表1给出的光学设计指标，通过改变镜头诸面的面型参数改变透镜的厚度及透镜之间的间隔，通过更换透镜材料来使得镜头的像差逐步减小。在光学设计软件ZEMAX中设置透镜的曲率半径和厚度、系统焦距和长度、透镜间距等参数为变量，采用ZEMAX默认的优化评价函数，只添加一阶光学参数限制，采用变量从少到多、阶数从低到高的方式渐进优化。在每一步优化完成后，观察每次优化后系统各类像差的变化情况，增加对系统成像性能贡献较大像差项操作数的权重系数，对其有针对性地优化，判断是否需要继续增加优化变量，终设计出满足系统各项指标的光学系统。
优化完成后的宽光谱可见-短波红外成像光学系统结构如图4所示。系统可对可见光和短波红外波段进行成像，采用7组共10片透镜，光阑位于第4片透镜的后表面，第10片透镜的前表面采用非球面。系统总长为79.6 mm，入瞳直径为9.9 mm，F数为2.8。
IC694MDL732
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