基于ZEMAX手持激光测距望远镜光学系统设计

发布时间：2017-04-09 03:17

  本文关键词：基于ZEMAX手持激光测距望远镜光学系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现阶段激光测距望远镜得到越来越广泛地应用,特别在户外运动领域。国外有许多相对成熟的产品,携带方便、且测距精度高。国内的激光测距望远镜在小型化、轻量化和测距精度等方面与国外产品竞争中处于劣势,故对激光测距望远系统研究具有很好的前景。本课题的主要研究内容如下:1、利用波差法理论方程求解双胶合望远物镜初始结构。为实现手持激光测距望远镜的小型化和轻量化,使激光测距接收部分与望远物镜共用,利用Zemax进行多重结构优化,既能满足望远物镜的性能要求也能满足激光接收部分性能要求;运用Zemax光学软件优化设计出的望远系统放大倍率为6,物镜焦距82.5mm,物镜视场角达到6°,入瞳直径22mm,出瞳距离大于17mm,光学总长控制在90mm以内,系统二级光谱色差满足设计要求。2、根据激光测距成像系统的设计指标参数,选择满足要求的半导体激光器与接收探测器。进一步确定出激光发射系统的入瞳直径D、焦距f、数值孔径NA;接收系统的入瞳直径D、焦距f、视场角w等参数。为了提高测距范围和测距精度,需要对半导体激光器进行准直设计,并对激光发射、接收系统进行像质评价和性能分析。3、考虑激光测距望远镜的加工与装调,需对激光测距发射、接收光学系统进行公差分析,在公差范围内成像质量满足设计要求。4、利用Tracepro光学仿真软件对激光发射系统进行光线追迹,分析发射系统产生杂散光的原因,并对发射系统进行消除杂散光处理。
【关键词】：望远系统 激光测距 半导体激光器 光学设计 激光准直
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH743;TN249
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-18
• 1.1 研究背景15
• 1.2 国内外研究历史及现状15-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 2 望远系统设计原理18-26
• 2.1 波差法光学设计18
• 2.2 双胶合物镜初始结构理论推导18-20
• 2.3 波色差理论20-22
• 2.4 波色差微量校正22-23
• 2.5 消色差玻璃选择23
• 2.6 望远物镜像差23
• 2.7 目镜光学特性与像差23-25
• 2.7.1 目镜光学特性23-24
• 2.7.2 目镜像差特点24-25
• 2.7.3 目镜设计依据25
• 2.8 本章小结25-26
• 3 脉冲激光测距简介与选择方案26-31
• 3.1 脉冲激光测距法介绍26-27
• 3.2 测距方程27-28
• 3.3 激光器选择及参数28-29
• 3.4 接收探测器选择及参数29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 4 望远系统光学设计31-39
• 4.1 望远系统设计指标和参数31-33
• 4.1.1 技术指标31
• 4.1.2 物镜参数31
• 4.1.3 目镜参数31-32
• 4.1.4 转向系统32-33
• 4.2 双胶合物镜设计与像质评价33-36
• 4.2.1 双胶合物镜设计33-34
• 4.2.2 像质评价34-36
• 4.3 目镜设计与像质评价36-38
• 4.3.1 目镜设计36
• 4.3.2 像质评价36-38
• 4.4 本章小结38-39
• 5 激光测距成像光学系统设计39-55
• 5.1 激光测距成像系统概括39
• 5.2 激光发射光学系统设计39-50
• 5.2.1 激光发射系统性能指标要求39
• 5.2.2 激光发射系统参数确定39-42
• 5.2.3 激发发射系统准直原理42-43
• 5.2.4 非球面方程43
• 5.2.5 准直优化过程43-44
• 5.2.6 激光发射系统像质评价44-47
• 5.2.7 发射准直系统验证47-50
• 5.3 激光接收光学系统设计50-54
• 5.3.1 激光接收性能指标参数50
• 5.3.2 激光接收系统参数确定50
• 5.3.3 激光接收系统设计方案50-52
• 5.3.4 激光测距接收系统成像质量52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6 激光测距成像光学系统公差分析与杂散光分析55-66
• 6.1 公差分析概括55
• 6.2 公差的制定原则55-56
• 6.3 激光发射系统公差分析56-58
• 6.4 激光接收系统公差分析58-60
• 6.5 发射系统杂散光分析60-65
• 6.5.1 杂散光定义60-61
• 6.5.2 杂散光系数61
• 6.5.3 杂散光计算方法61
• 6.5.4 发射系统杂散光来源61-62
• 6.5.5 发射系统杂散光抑制方法62-63
• 6.5.6 发射系统杂散光模拟分析63-65
• 6.5.7 杂散光实测分析65
• 6.6 本章小结65-66
• 7 总结与展望66-68
• 7.1 主要工作和结论66-67
• 7.2 工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 作者简历71

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