發(fā)布時(shí)間：2021-08-17 17:15

　　近年來隨著紅外技術(shù)的飛速發(fā)展,紅外雙波段連續(xù)變焦系統(tǒng)已經(jīng)成為世界各國(guó)紅外技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的研究方向。與傳統(tǒng)變焦相比,雙波段變焦系統(tǒng)一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大視場(chǎng)目標(biāo)的搜尋,又可以通過小視場(chǎng)掃描目標(biāo);另一方面可以同時(shí)探測(cè)中波波段內(nèi)與長(zhǎng)波波段內(nèi)的目標(biāo)信息,既可以保留單一波段的優(yōu)勢(shì)又能兼具雙波段的探測(cè)能力,能有效地對(duì)偽裝信息進(jìn)行篩選,使得系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)信息的獲取能力顯著提升。論文從近年來國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)紅外雙波段系統(tǒng)和紅外變焦系統(tǒng)的已有的研究工作入手,總結(jié)了本課題制冷型紅外雙波段變焦光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)成果。通過選型、優(yōu)化和分析最終設(shè)計(jì)出了制冷型紅外雙波段變焦光學(xué)系統(tǒng)。此系統(tǒng)變倍比為3倍,以機(jī)械正組補(bǔ)償為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了像面穩(wěn)定的雙波段連續(xù)變焦,并且通過對(duì)凸輪曲線的繪制和分析得到平滑無拐點(diǎn)的變倍組與補(bǔ)償組的相對(duì)運(yùn)動(dòng)曲線。系統(tǒng)基于難度較大的透射式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出了滿足中波3.7μm～4.8μm,長(zhǎng)波7.7μm～10.3μm兩個(gè)波段在同一結(jié)構(gòu)中成像,并且實(shí)現(xiàn)了共焦。在變焦結(jié)構(gòu)之后添加了二次成像結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了制冷紅外系統(tǒng)100%冷光闌效率。通過對(duì)制冷型紅外雙波段變焦光學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、點(diǎn)列圖和像差曲線等像質(zhì)評(píng)價(jià)方式表... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙波段折反式卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)

22001年，DavidBeach設(shè)計(jì)了多次折反射式紅外光學(xué)系統(tǒng)[13]，應(yīng)用于中波和長(zhǎng)波兩個(gè)波段。但此系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜并且較為笨重，裝調(diào)難度大；2003年，以色列學(xué)者JeremyM.Topaz等人使用卡塞格林結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了紅外光學(xué)系統(tǒng)[14]。如圖1.1所示。應(yīng)用于短波和中波兩個(gè)波段。反射式結(jié)構(gòu)的加入使系統(tǒng)無需考慮垂軸色差，但卡塞格林系統(tǒng)可以做到的視場(chǎng)較小，不適于探測(cè)大視場(chǎng)的目標(biāo)。圖1.1雙波段折反式卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)2011年JYNan等學(xué)者對(duì)于可見光與紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)的體積大的問題，分別對(duì)單個(gè)波段系統(tǒng)進(jìn)行折疊，并以多次反射作為基本結(jié)構(gòu)形式，解決了出現(xiàn)的問題即使體積得到減��；2012年，JVladimir分析了一款航空相機(jī)，其內(nèi)部可見光系統(tǒng)與紅外光學(xué)系統(tǒng)獨(dú)立，能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷工作和精確的目標(biāo)探測(cè)功能，在軍事領(lǐng)域起到重要作用。2013年，加拿大學(xué)者JayN.Vizagaitis等人設(shè)計(jì)了離軸三片式紅外光學(xué)系統(tǒng)[15]，應(yīng)用于中波與長(zhǎng)波兩個(gè)波段。如圖1.2所示。中波經(jīng)過離軸三片反射與長(zhǎng)波融合后利用透鏡透射成像在探測(cè)器上，校正了殘余像差。并且將兩波段對(duì)目標(biāo)的輻射特性結(jié)合，得到了較為完善的圖像。圖1.2雙波段共孔徑圖像融合光學(xué)系統(tǒng)

42008年，JayV設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于美國(guó)軍方的變倍比為2的制冷型紅外雙波段變焦系統(tǒng)。設(shè)計(jì)原理圖如圖1.4所示。系統(tǒng)變焦過程入瞳直徑保持恒定，當(dāng)主動(dòng)改變探測(cè)器中制冷組件的冷光闌直徑時(shí)系統(tǒng)F數(shù)也會(huì)隨之改變，從而產(chǎn)生兩個(gè)所需F數(shù)。在此期間系統(tǒng)冷光闌效率達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，成像質(zhì)量良好。圖1.4雙波段變焦光學(xué)系統(tǒng)原理圖2010年，JayN.V又一次在論文中闡述了能夠在光學(xué)系統(tǒng)中同時(shí)獲得不同波段的信息的重要性，并將此系統(tǒng)應(yīng)用于軍事。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.5所示。圖1.5雙波段變焦光學(xué)系統(tǒng)1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀1）紅外雙波段國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀對(duì)于紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)的研究，我國(guó)起步較晚，2001年，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所設(shè)計(jì)了一款折/衍射紅外雙波段光學(xué)成像設(shè)備[17]，如圖1.6所示。應(yīng)用于飛

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]雙波段共口徑連續(xù)共變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 李西杰.西安工業(yè)大學(xué) 2018
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[5]大變倍比連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 楊明洋.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所) 2017
[6]一種全動(dòng)型變焦距物鏡光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 王向陽.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2017
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[8]紅外變焦投影光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 欒曉宇.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2015
[9]制冷型紅外雙波段連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王嘯騰.西安工業(yè)大學(xué) 2014
[10]靈巧型可見光/紅外多波段共口徑光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 崔恩坤.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014



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