双波段共口径连续共变焦光学系统设计

发布时间：2020-09-18 19:08

　　 可见光、中波红外双波段共口径连续共变焦光学系统可以很好的提高光电设备对多层次全方位目标信息的探测识别概率,多波段同时成像光学系统在目标识别方面有很好的互补优势,可见光、中波红外多波段光学系统能够在白天能见度较好的情况下对目标进行高分辨率成像,夜间或者能见度较低的情况下对目标进行辐射特性探测。将连续变焦系统和可见光、中波红外双波段系统融合进行光学系统成像,构建成双波段共口径连续共变焦光学系统,该系统可对不同波段进行瞬间实时切换,避免了传统多波段系统波段之间切换耗时的弊端,在系统性能和捕获多层次目标能力方面有了很大的提高。通过对双波段变焦理论和可见光、中波红外双波段共焦理论进行分析,设计出一款将可见光、中波红外双波段进行共口径融合的光学系统,系统变焦范围为21.5mm～171.5mm,变焦比为8倍。为了补偿双波段之间的焦距差异,对双波段连续共变焦系统焦距之间的差异及变倍比差进行分析,根据差异分析结果,推导了双波段共焦公式和三片消色差公式,通过双波段共焦理公式和三片消色差理论公式完成了对双波段共焦理想光学系统的搭建。对理想光学系统的像差进行分析,并利用光焦度相同不同透镜形状校正像差能力不同,对理想透镜组进行单独设计。设计的共口径连续变焦光学系统在任意变焦位置处,可见光波段和中波红外之间的焦距差小于系统的焦深值,通过光线反向追迹,完成红外光学系统的冷反射分析和抑制。并在-40～60℃完成双波段共口径连续共变焦光学系统的无热化设计。设计结果表明,可见光在801p/mm处传递函数值大于0.6,中波红外在201p/mm处大于0.5,满足设计要求。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN216
【部分图文】：

的成像设备整合到吊舱或者成像平台上，这样融合会导致不同的成像无法保证，导致对同一目标成像时无法保证对目标探测的一致性，国波段共口径光电设备。2003 年美国 Reginald P Jonas[19]等人利用离轴可见光、中波红外波和长波红外融合到同一系统中，虽然系统具有很反射不会对系统差生色差，只要校正系统的象散和场曲像差即可，此统的设计难度，但由于反射系统的系统视场角度很小，导致系统无法。系统结构图如图 1.1 所示。2003 年以色列 Jeremy M. Topaz[20]等人构对近红外和中波红外进行多波段融合，该设备采用反射式结构避免的垂轴色差，但是系统的视场角度小，不适合大范围的目标探测成像.2 所示。2013 年加拿大 JayN.Vizgaitis[21]等人设计的多波段成像侦查红外光波段进行融合，利用离轴三片式系统将中波红外光和长波红外利用透镜成像组对系统进行汇聚和校正残余像差优化，此系统可同时性和常温辐射特性，并利用双波段图像融合获取多彩色辐射特性图片.3 所示。

的成像设备整合到吊舱或者成像平台上，这样融合会导致不同的成像无法保证，导致对同一目标成像时无法保证对目标探测的一致性，国波段共口径光电设备。2003 年美国 Reginald P Jonas[19]等人利用离轴可见光、中波红外波和长波红外融合到同一系统中，虽然系统具有很反射不会对系统差生色差，只要校正系统的象散和场曲像差即可，此统的设计难度，但由于反射系统的系统视场角度很小，导致系统无法。系统结构图如图 1.1 所示。2003 年以色列 Jeremy M. Topaz[20]等人构对近红外和中波红外进行多波段融合，该设备采用反射式结构避免的垂轴色差，但是系统的视场角度小，不适合大范围的目标探测成像.2 所示。2013 年加拿大 JayN.Vizgaitis[21]等人设计的多波段成像侦查红外光波段进行融合，利用离轴三片式系统将中波红外光和长波红外利用透镜成像组对系统进行汇聚和校正残余像差优化，此系统可同时性和常温辐射特性，并利用双波段图像融合获取多彩色辐射特性图片.3 所示。

图 1.3 中长波共口径图像融合系统断复杂化，对多波段光电成像系统的研究设也越来越多，并且取得了一定的研究成果。卡塞格林系统将可见光、中波红外、长波红统中，用镀膜的平板玻璃将主光路分成三个统如图 1.4 所示。2014 年中国科学院长春光种实现可见/中波红外/长波红外三波段成像的在离轴像差校正难，大口径离轴反射镜加，同时离轴反射结构导致外部大量的杂散影响。2015 年西安工业大学高明[24]等人设，如图 1.6 所示，该系统不仅能实现光学系可见光、中波红外、长波红外三波段补偿同

【参考文献】

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本文编号：2822058