發(fā)布時(shí)間：2017-04-08 04:06

  本文關(guān)鍵詞：寬波段平面光柵型成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：成像光譜儀同時(shí)具有傳統(tǒng)光譜儀獲取目標(biāo)光譜信息功能和傳統(tǒng)成像遙感儀獲取目標(biāo)影像信息的功能，是一種光譜技術(shù)與成像技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型光學(xué)遙感儀器。為了能夠給后期寬波段平面光柵型成像光譜儀研制提供較為理想的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，，本文對(duì)寬波段成像光譜儀的應(yīng)用需求、系統(tǒng)分類、像差理論、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。 本文在介紹成像光譜儀相關(guān)基礎(chǔ)理論的前提下，提出以光柵為分劃點(diǎn)分別校正前后光路的像散從而完成系統(tǒng)像散校正。并以該設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)設(shè)計(jì)了基于雙柱面鏡系統(tǒng)的Czerny-Turner成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為滿足成像光譜儀光譜分辨力與空間分辨力的要求，在光學(xué)設(shè)計(jì)前首先分析了成像光譜儀的像差理論，接著針對(duì)該結(jié)構(gòu)分別討論了其對(duì)應(yīng)的消像散條件，然后分析并得出其對(duì)應(yīng)的寬波段成像條件，最后設(shè)計(jì)出寬波段平面光柵型成像光譜儀系統(tǒng)，其光學(xué)結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。 設(shè)計(jì)的寬波段平面光柵型成像光譜儀的工作波段為200-700nm�；陔p柱面鏡系統(tǒng)的成像光譜儀，其光譜儀系統(tǒng)的準(zhǔn)直光路與聚焦光路同樣采用雙柱面鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，全系統(tǒng)中只有柱面鏡與平面光柵，易于加工與裝調(diào)，但由于反射面較多，光能利用率不是很高。成像光譜儀系統(tǒng)光譜分辨力優(yōu)于3nm，MTF在25lp/mm時(shí)，全波段全視場對(duì)比度優(yōu)于0.4。 本文還提出了消像散型Czerny-Turner成像光譜儀的一種畸變校正方法。首先分析了光柵在不同位置所得圖像的差異，并給出校正方法和公式，接著分析了光柵在1級(jí)位置時(shí)不同波長對(duì)重建圖像的影響和公式推導(dǎo)，然后分別給出了基于柱面鏡和基于超環(huán)面的成像光譜儀畸變校正系數(shù)公式，最后通過理論計(jì)算、ZEMAX光線追跡仿真和實(shí)際光譜成像測量驗(yàn)證了畸變校正系數(shù)公式的正確性以及畸變校正方法的易于操作性。該畸變校正公式和方法能為其他準(zhǔn)直光工作條件下離軸結(jié)構(gòu)色散型成像光譜儀的畸變校正研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：成像光譜儀 寬波段 雙柱面鏡系統(tǒng) 像差校正 光學(xué)設(shè)計(jì) 畸變校正
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH744.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 消像差方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容14-15
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 光柵型成像光譜儀相關(guān)理論17-30
• 2.1 成像光譜儀的基本理論17-19
• 2.1.1 成像光譜儀的分類及組成17-18
• 2.1.2 成像光譜儀的工作原理18-19
• 2.2 平面光柵的色散原理19-23
• 2.2.1 角色散21-22
• 2.2.2 線色散22
• 2.2.3 閃耀光柵22-23
• 2.3 主要光學(xué)性能指標(biāo)23-29
• 2.3.1 光譜分辨力24-28
• 2.3.2 空間分辨力28
• 2.3.3 調(diào)制傳遞函數(shù)28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 寬波段平面光柵型成像光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)30-41
• 3.1 像差理論30-35
• 3.1.1 離軸反射球面鏡頂點(diǎn)方程30-31
• 3.1.2 光程函數(shù)31-34
• 3.1.3 系統(tǒng)總像差34-35
• 3.2 像差對(duì)成像光譜儀的影響35-37
• 3.2.1 球差35-36
• 3.2.2 彗差36
• 3.2.3 像散和場曲36-37
• 3.2.4 畸變37
• 3.3 寬波段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-39
• 3.4 高分辨力成像39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 基于雙柱面鏡系統(tǒng)的 CZERNY-TURNER 成像光譜儀理論研究與光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-54
• 4.1 雙柱面鏡系統(tǒng)42-44
• 4.2 基于雙柱面鏡系統(tǒng)的 CZERNY-TURNER 成像光譜儀理論研究44-46
• 4.2.1 像散校正條件45-46
• 4.2.2 寬波段成像條件46
• 4.3 基于雙柱面鏡系統(tǒng)的 CZERNY-TURNER 成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-53
• 4.3.1 成像光譜儀優(yōu)化設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.2 像質(zhì)分析49-51
• 4.3.3 公差分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 消像散型 CZERNY-TURNER 成像光譜儀畸變校正研究54-65
• 5.1 CZERNY-TURNER 結(jié)構(gòu)不同波長畸變分析與校正54-59
• 5.1.1 基于柱面鏡的成像光譜儀畸變校正系數(shù)57-58
• 5.1.2 基于超環(huán)面的成像光譜儀畸變校正系數(shù)58-59
• 5.2 畸變校正結(jié)果分析59-64
• 5.2.1 基于柱面鏡的成像光譜儀畸變校正系數(shù)結(jié)果分析59-63
• 5.2.2 基于超環(huán)面的成像光譜儀畸變校正系數(shù)結(jié)果分析63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)66
• 6.3 未來展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：292020