本文關(guān)鍵詞：中波紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2010年

中波紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)研究

王艷彬  

【摘要】： 紅外光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于可見(jiàn)系統(tǒng)有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),變焦系統(tǒng)既可以在大視場(chǎng)時(shí)捕獲目標(biāo),又可以在小視場(chǎng)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)觀察。兩檔或多檔變倍的光學(xué)系統(tǒng)在視場(chǎng)切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)丟失,而連續(xù)變倍光學(xué)系統(tǒng)可以解決這個(gè)問(wèn)題。隨著軍事需求的增加,紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)獲得了巨大發(fā)展。 本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外紅外變焦系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究了變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高斯理論,包括補(bǔ)償方法的研究和正組補(bǔ)償、負(fù)組補(bǔ)償?shù)母咚菇夥治鲆约皟煞N補(bǔ)償方法的比較。對(duì)紅外變焦系統(tǒng)的冷反射進(jìn)行了分析,包括冷反射產(chǎn)生的原因以及衡量冷反射強(qiáng)度的兩個(gè)量:YNI和I/Ibar,并給出了冷反射的校正方法。軍用儀器一般應(yīng)用于野外,其性能受溫度影響較大,尤其是會(huì)產(chǎn)生離焦現(xiàn)象,因此必須進(jìn)行無(wú)熱化設(shè)計(jì)。 根據(jù)使用要求,本文采用法國(guó)256×256中波制冷探測(cè)器,用機(jī)械正組補(bǔ)償方法,在專利的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程計(jì)算,求得初始結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)了二十倍比變焦鏡頭,其F數(shù)為4 ,波長(zhǎng)范圍3.7~4.8μm ,焦距范圍16.5~330mm ,視場(chǎng)范圍±18.22°~±0.94°,總長(zhǎng)350mm。系統(tǒng)在全焦距范圍內(nèi),像質(zhì)良好,MTF在16lp/mm時(shí)大于0.5。在優(yōu)化好系統(tǒng)的像質(zhì)后,進(jìn)行了冷反射分析。同時(shí),通過(guò)分析幾種無(wú)熱化設(shè)計(jì)的原理,對(duì)幾種無(wú)熱化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了比較,論證了本系統(tǒng)適合采用機(jī)電主動(dòng)式消熱差。通過(guò)后固定組的微量移動(dòng)在-40℃~40℃的范圍內(nèi)進(jìn)行了消熱差設(shè)計(jì),系統(tǒng)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi),在整個(gè)變焦過(guò)程中像質(zhì)良好,像面穩(wěn)定。最后,給出了凸輪曲線,曲線單調(diào)且平滑,凸輪易于加工。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-8

第1章 緒論8-16

1.1 課題研究意義與背景8-10

1.2 紅外變焦系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀10-15

1.2.1 變焦光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展史10-11

1.2.2 紅外變焦系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r11-15

1.2.3 紅外變焦系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r15

1.3 課題研究的主要內(nèi)容15-16

第2章 紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)高斯理論分析16-30

2.1 變焦系統(tǒng)的基本概念和補(bǔ)償方法16-18

2.2 變焦運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析18-25

2.2.1 變焦系統(tǒng)的幾個(gè)規(guī)律18-21

2.2.2 機(jī)械補(bǔ)償系統(tǒng)及其變焦方程21-25

2.3 機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)的高斯解分析25-29

2.3.1 正組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)高斯解分析25-27

2.3.2 負(fù)組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)高斯解分析27-28

2.3.3 兩種補(bǔ)償系統(tǒng)的比較28-29

2.4 本章小結(jié)29-30

第3章 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例30-50

3.1 光學(xué)自動(dòng)優(yōu)化概述30-31

3.2 變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程31-49

3.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求31-32

3.2.2 初始結(jié)構(gòu)的選取32-37

3.2.3 系統(tǒng)像質(zhì)的提高37-49

3.3 本章小結(jié)49-50

第4章 變焦系統(tǒng)冷反射分析及無(wú)熱化設(shè)計(jì)50-66

4.1 變焦系統(tǒng)冷反射分析50-56

4.1.1 冷反射引言50

4.1.2 冷反射形成的條件50-51

4.1.3 反映紅外冷反射的特征量及其意義51-53

4.1.4 變焦系統(tǒng)冷反射分析結(jié)果53-56

4.2 變焦系統(tǒng)的無(wú)熱化設(shè)計(jì)56-65

4.2.1 無(wú)熱化設(shè)計(jì)引言56-57

4.2.2 常用紅外光學(xué)材料特性分析57-58

4.2.3 紅外光學(xué)系統(tǒng)無(wú)熱化設(shè)計(jì)的方法和原理58-59

4.2.4 變焦系統(tǒng)無(wú)熱化分析結(jié)果59-65

4.3 本章小結(jié)65-66

結(jié)論66-67

參考文獻(xiàn)67-70

攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-72

致謝72-73

個(gè)人簡(jiǎn)歷73

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6 梁珊珊;張兵;李俊生;;環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星紅外遙感數(shù)據(jù)輻射性能評(píng)價(jià)[A];第十七屆中國(guó)遙感大會(huì)摘要集[C];2010年

7 鄧鍵;安曉強(qiáng);王茜;;一種緊湊型紅外變焦鏡頭的無(wú)熱設(shè)計(jì)研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

8 郭良賢;王海濤;;非制冷長(zhǎng)波紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

9 張良;;非制冷高變倍比連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

10 李升輝;楊長(zhǎng)城;;采用衍射元件實(shí)現(xiàn)消熱差的中波紅外光學(xué)系統(tǒng)[A];中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)2009年優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙艷華 行麥玲;[N];中國(guó)航天報(bào);2008年

2 于萬(wàn)冰　記者 李林巖;[N];吉林日?qǐng)?bào);2008年

3 品茶;[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2005年

4 本組稿由秦之瑾、魏其勇提供;[N];戰(zhàn)士報(bào);2002年

5 劉暉;[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

6 龔師傅;[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

7 孫健;[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2007年

8 宣棕;[N];中國(guó)航天報(bào);2008年

9 張德和　曾強(qiáng);[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2003年

10 李梅;[N];計(jì)算機(jī)世界;2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 江倫;大變倍比長(zhǎng)焦距中波紅外連續(xù)變焦距系統(tǒng)研究[D];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）;2012年

2 劉琳;中波紅外大相對(duì)孔徑非制冷熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的研究[D];蘇州大學(xué);2010年

3 楊樂(lè);紅外雙波段景象仿真與測(cè)試系統(tǒng)的研究[D];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）;2012年

4 石利霞;機(jī)載光電對(duì)抗穩(wěn)定平臺(tái)目標(biāo)跟蹤干擾技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

5 劉妍妍;一種新型超分辨重建技術(shù)的研究[D];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）;2010年

6 張鷹;基于液體透鏡的變焦距光學(xué)系統(tǒng)研究[D];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）;2012年

7 蔡偉;大變倍比變焦距系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];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）;2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王艷彬;中波紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 閆佩佩;反射變焦光學(xué)系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2011年

3 王巍;紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2012年

4 劉峰;用于聯(lián)合變換相關(guān)器的制冷式紅外變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

5 李照美;中波紅外系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

6 陳鑫;用于機(jī)載激光通信的變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2008年

7 談婷;一種光電經(jīng)緯儀紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2012年

8 索繼元;基于光柵波前檢測(cè)的變焦系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

9 溫同強(qiáng);變焦距光學(xué)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];江蘇大學(xué);2009年

10 馮蕾;變焦系統(tǒng)小型化技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：中波紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：193083