【摘 要】
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为满足深海探测需求，实现深海中更高质量成像，设计了深海中专用的连续变焦光学系统，该系统同时具备短焦大视场、高分辨率、高变倍比的特点。根据在深海中使用环境，考虑了深水压对光学窗口挤压变形造成的像质下降，对光学窗口进行了光机集成分析，将面形变化结果以zernike多项式形式带入到光学系统中进行优化。对水下光学像差特点和变焦系统的设计方法进行了研究后，光学系统采用机械式负组补偿变焦方式，像方远心设计方案
【机 构】
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中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【基金项目】
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国家自然科学青年基金（61805235）； 2019-长光复旦-纳米表面结构窄带滤波片及光谱成像上的应用研究（Y9R633A190）；
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为满足深海探测需求，实现深海中更高质量成像，设计了深海中专用的连续变焦光学系统，该系统同时具备短焦大视场、高分辨率、高变倍比的特点。根据在深海中使用环境，考虑了深水压对光学窗口挤压变形造成的像质下降，对光学窗口进行了光机集成分析，将面形变化结果以zernike多项式形式带入到光学系统中进行优化。对水下光学像差特点和变焦系统的设计方法进行了研究后，光学系统采用机械式负组补偿变焦方式，像方远心设计方案。该系统工作距为5m，变焦全程F数恒定为3.0，可实现全视场5.7°～90°，10倍连续变焦。变焦系统使用三片非球面，系统总长为260mm。在208lp/mm处，整个变焦区域内全视场的调制传递函数（MTF）值均大于0.3，另外系统各变焦位置的最大畸变均小于3%。变焦系统结构紧凑，成像质量良好，变焦曲线平滑，可以满足实际应用的需要。
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