大视场微光夜视仪光学系统设计

摘要

微光夜视仪是一种采用光电转换方法，利用像增强器对微光图像进行处理的仪器。它可以实现在低照度条件下的可视观察，帮助作战人员在夜间侦查和打击目标。多年来，军用飞机一直使用视场范围在30°到45°的微光夜视仪，但在执行任务时，飞行员的视场会受到传统微光夜视仪视场的限制，出现对侦查和打击目标的遗漏等问题。本文研究了一种大视场微光夜视仪，并设计出了更加接近于人眼的连续宽视场光学系统。主要研究内容如下：
　　 ⑴介绍了微光夜视仪中像增强器的工作原理以及发展状况，通过对光学系统技术指标及实战要求的分析选择三代像增强器作为设计的核心器件。
　　 ⑵对大视场微光夜视仪的总体方案进行了论证，采用多物镜结构结合合像原理，确定了夜视仪的总体方案及设计参数。
　　 ⑶根据技术要求对大视场微光夜视仪的物镜和目镜进行了参数计算，并对光学系统的设计结果进行了像质评价。
　　 ⑷选用五组七片式双高斯物镜作为物镜初始结构，利用双菱形棱镜作为主物镜和辅助物镜的视场合像结构，选用工作距离比较长的惠更斯光学系统作为目镜的初始结构，设计了成像质量满足技术要求的大视场微光夜视仪光学系统。结果表明在光学系统中使用衍射面与非球面不仅可以提高系统成像质量、简化结构而且可以降低系统重量，同时减小系统体积。