本文關(guān)鍵詞：紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2009年

紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫宏宇  

【摘要】： 伴隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,研究并設(shè)計(jì)紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定焦距紅外系統(tǒng)已經(jīng)成為紅外技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用的一個(gè)重要方向。相比于定焦距系統(tǒng),變焦距系統(tǒng)具有不可比擬的優(yōu)勢(shì):它既可以在大視場(chǎng)范圍內(nèi)以小倍率的方式探測(cè)、搜索目標(biāo),又可以在小視場(chǎng)范圍內(nèi)以大倍率的方式對(duì)目標(biāo)詳細(xì)觀察,這都是定焦距系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外紅外變焦系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),分析紅外系統(tǒng)的相關(guān)特性,討論變焦系統(tǒng)的變焦方法和補(bǔ)償方式后,設(shè)計(jì)一個(gè)焦距范圍為25~100mm,波段范圍為8~12μm,F/1的機(jī)械負(fù)組補(bǔ)償紅外連續(xù)變焦距光學(xué)系統(tǒng),從設(shè)計(jì)結(jié)果的點(diǎn)列圖和傳函圖可分析出,該系統(tǒng)在整個(gè)變焦范圍內(nèi),像質(zhì)良好,像面穩(wěn)定,系統(tǒng)傳函在20lp/mm時(shí)接近衍射極限。 大多數(shù)軍用儀器應(yīng)用于野外,其工作環(huán)境溫度范圍較大,溫度的變化勢(shì)必會(huì)影響光學(xué)系統(tǒng)性能,由于紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)較大,環(huán)境溫度對(duì)紅外系統(tǒng)的影響顯得尤為明顯,特別是系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生離焦現(xiàn)象,因此在設(shè)計(jì)紅外光學(xué)系統(tǒng)時(shí)必須要考慮加入溫度補(bǔ)償來(lái)消除像面的離焦。通過(guò)分析紅外系統(tǒng)溫度補(bǔ)償?shù)膸追N方法后,采用機(jī)械主動(dòng)溫度補(bǔ)償方法,利用變焦系統(tǒng)內(nèi)部變倍組和補(bǔ)償組的附加移動(dòng)對(duì)紅外變焦系統(tǒng)在-10~40℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行消溫差設(shè)計(jì),最終結(jié)果顯示,在-10~40℃的溫度范圍內(nèi),系統(tǒng)在變焦的過(guò)程中,傳函在20lp/mm時(shí)接近衍射極限,像面穩(wěn)定,像質(zhì)良好。 為滿足設(shè)計(jì)的應(yīng)用,對(duì)此紅外變焦系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析和公差分配,利用ZEMAX軟件的反轉(zhuǎn)靈敏度分析功能,給出一套滿足加工工藝要求比較低的系統(tǒng)公差。

【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】：2009
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

摘要3-4

Abstract4-7

第1章 緒論7-13

1.1 課題研究意義與背景7-8

1.2 紅外變焦系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀8-11

1.2.1 紅外變焦系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r8-11

1.2.2 紅外變焦系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r11

1.3 研究主要內(nèi)容11-13

第2章 紅外光學(xué)系統(tǒng)特性13-18

2.1 紅外光學(xué)系統(tǒng)目標(biāo)輻射特性計(jì)算13-14

2.2 紅外光學(xué)系統(tǒng)大氣透過(guò)率計(jì)算14-15

2.3 紅外光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)距離計(jì)算15

2.4 紅外光學(xué)系統(tǒng)溫度特性15-16

2.5 本章小結(jié)16-18

第3章 變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論18-36

3.1 變焦光學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)償方法18-19

3.2 變焦系統(tǒng)及變焦方程19-31

3.2.1 變焦系統(tǒng)的幾個(gè)規(guī)律19-23

3.2.2 機(jī)械補(bǔ)償系統(tǒng)及其變焦方程23-28

3.2.3 其它變焦系統(tǒng)及其變焦方程28-31

3.3 機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)的高斯解分析31-35

3.3.1 正組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)高斯解分析31-32

3.3.2 負(fù)組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)高斯解分析32-33

3.3.3 兩種補(bǔ)償系統(tǒng)的比較33-35

3.4 本章小結(jié)35-36

第4章 紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-54

4.1 光學(xué)自動(dòng)優(yōu)化概述36-38

4.1.1 自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述36-37

4.1.2 自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程37-38

4.2 紅外變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-52

4.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的38-39

4.2.2 系統(tǒng)參數(shù)的確定39-41

4.2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程41-50

4.2.4 系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)50-52

4.3 變焦曲線模擬52-53

4.4 本章小結(jié)53-54

第5章 系統(tǒng)消溫差與公差分析54-66

5.1 消溫差設(shè)計(jì)54-61

5.1.1 消溫差前系統(tǒng)像質(zhì)分析54-57

5.1.2 消溫差設(shè)計(jì)57-58

5.1.3 消溫差后系統(tǒng)像質(zhì)分析58-61

5.2 變焦系統(tǒng)公差分析61-65

5.2.1 系統(tǒng)公差分配62-63

5.2.2 系統(tǒng)短焦公差分析63-64

5.2.3 系統(tǒng)長(zhǎng)焦公差分析64-65

5.3 本章小結(jié)65-66

結(jié)論66-67

參考文獻(xiàn)67-71

致謝71

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【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：紅外變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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