可见光、中/长波三波段连续变焦光学系统设计
发布时间：2021-04-01 19:11
三波段连续变焦光学系统结合三波段、连续变焦系统两者优势于一身,既能够昼夜探索,准确全面地获取目标信息,同时具有探测范围大、快速搜索、连续观测目标的优势。目前国内外通常是对可见与红外波段光学系统分开独立设计,然后组合成为多波段变焦光学系统,这就导致系统一般体积庞大。同时当物体被掩蔽、伪装、烟雾滋扰、日夜更替,而进行光路和波段转换时,需要重新开始切换焦距、探索并观察目标,这就导致耗时长、系统反应慢,可能会丢失快速运动的目标。另外,对于不同焦距范围的光学系统,当由一路光向另一路光转换后,很可能超出了观测距离而不能精确地跟踪和测量目标。针对上述问题,本文设计了一款可见光、中/长波三波段共口径连续变焦光学系统,实现了在同一光路中可见光、中/长波三波段同步连续变焦,大大减小了系统的复杂性,有利于实现系统结构简单、轻巧的目的。分析了系统在变焦过程中,三个波段之间焦距与变倍比的差异,根据变焦理论研究了一种补偿精度高的直接变倍比差补偿方法,使三个波段在任意同一变焦位置处焦距及变倍比相同。系统变倍比达到7：1,可见光波段在奈奎施特频率为801p/mm时传函值高于0.47,中红外波段在奈奎施特频率为201p...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组织框架图
光学补偿式变焦光学系统是指利用固定连接在一起的做线性移动的组元来达到变焦??目的，同时又能够保证成像面不发生漂移的光学系统。通常可Ｗ根据系统前固定组焦距的??正负，将其归结为两种形式，即正组在前或负组在前［４１＂＊５】。图２－ｌａ）所示为一个包括有四??片透镜材料的光学补偿式变焦光学系统示意图??机械补偿变焦光学系统是指利用各个独立的运动组元根据不同的移动轨迹做复杂运??动来达到变焦目的，同时又能够保证成像面不发生漂移的光学系统。如图２－化）所示。巧??轮机械结构带动系统的补偿组做复杂运动，有效、精准的凸轮结构除了要依赖最初的合理??的光学系统的设计，还需要有先进、精确的机械加工工艺的保障，来保障设计加工好的巧??轮结构能够准确的带动运动组元的移动，从而有效的保证成像面不发生漂移口??６??
ａ）光学补偿?ｂ）机械补偿??图２．?１光学补偿和机械补偿蛮焦系统??要设计出焦距能够在一定范围内连续变化，Ｗ及变倍比尽可能大的光学系统，光学补??偿只能保证系统焦距间断的变化，且变焦比不能做的很大，所Ｗ不采用这种方法；而机械??补偿能够满足设计要求，所Ｗ本次采用机械补偿的结构形式来完成设计。同时系统公共部??分要能够实现可见、中／长红外波段共同变焦，故不宜特别复杂，应尽量减少镜片和凸轮??个数，机械补偿式能够很好地满足送一要求。虽然联动补偿式较机械补偿式更易于实现大??变倍比且成像质量好、长度短，但联动补偿式凸轮结构复杂，可能会导致公共变焦部分较??复杂。下面通过机械补偿法为例来论述变焦过程的高斯理论脚。??２．２变焦运动过程分析??２．２．１变焦系统的几个规律??设计变焦光学系统时，需要保证系统设计时满足如下几点要求：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽光谱、大视场小畸变望远系统设计[J]. 马洪涛,张晓辉,韩冰. 红外与激光工程. 2013(07)
[2]中波/长波双色多视场光学系统设计[J]. 张良,毛鑫,王合龙. 红外与毫米波学报. 2013(03)
[3]无人机载多光谱相机设计[J]. 李江南. 舰船电子工程. 2013(04)
[4]可见与红外双波段航空侦察相机光机设计[J]. 王平,张国玉,高玉军,撖芃芃,李明. 机械工程学报. 2012(14)
[5]红外光学系统被动式无热化设计方法[J]. 申碧云,高明. 电光与控制. 2012(06)
[6]中波和长波红外双波段消热差光学系统设计[J]. 张春艳,沈为民. 红外与激光工程. 2012(05)
[7]二次成像光学被动无热化设计[J]. 罗金平,王合龙,刘欣,潘枝峰. 电光与控制. 2012(04)
[8]多组全动型变焦系统新型设计[J]. 蔡伟,张鹰,张新,伍雁雄,张继真. 光学学报. 2012(03)
[9]中波红外消热差双视场光学系统设计[J]. 陈吕吉,李萍,冯生荣,胡海双. 红外技术. 2011(01)
[10]300～1100nm多波段成像光学系统设计及杂光分析[J]. 郭帮辉,孙强,王志,王健,吴宏圣,刘殿双. 中国光学与应用光学. 2010(05)
硕士论文
[1]可见/红外双波段航空光电侦察平台光学系统设计[D]. 晏蕾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[2]中波红外变焦光学系统研究[D]. 王艳彬.哈尔滨工业大学 2010
[3]基于二元光学的摄远物镜设计[D]. 赵翠玲.长春理工大学 2010
[4]红外变焦距光学系统的设计[D]. 李娟.西安电子科技大学 2007
[5]变焦距光学系统设计[D]. 张存武.长春理工大学 2006
[6]红外变焦系统的研究[D]. 程珂.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2005
本文编号：3113841
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组织框架图
光学补偿式变焦光学系统是指利用固定连接在一起的做线性移动的组元来达到变焦??目的，同时又能够保证成像面不发生漂移的光学系统。通常可Ｗ根据系统前固定组焦距的??正负，将其归结为两种形式，即正组在前或负组在前［４１＂＊５】。图２－ｌａ）所示为一个包括有四??片透镜材料的光学补偿式变焦光学系统示意图??机械补偿变焦光学系统是指利用各个独立的运动组元根据不同的移动轨迹做复杂运??动来达到变焦目的，同时又能够保证成像面不发生漂移的光学系统。如图２－化）所示。巧??轮机械结构带动系统的补偿组做复杂运动，有效、精准的凸轮结构除了要依赖最初的合理??的光学系统的设计，还需要有先进、精确的机械加工工艺的保障，来保障设计加工好的巧??轮结构能够准确的带动运动组元的移动，从而有效的保证成像面不发生漂移口??６??
ａ）光学补偿?ｂ）机械补偿??图２．?１光学补偿和机械补偿蛮焦系统??要设计出焦距能够在一定范围内连续变化，Ｗ及变倍比尽可能大的光学系统，光学补??偿只能保证系统焦距间断的变化，且变焦比不能做的很大，所Ｗ不采用这种方法；而机械??补偿能够满足设计要求，所Ｗ本次采用机械补偿的结构形式来完成设计。同时系统公共部??分要能够实现可见、中／长红外波段共同变焦，故不宜特别复杂，应尽量减少镜片和凸轮??个数，机械补偿式能够很好地满足送一要求。虽然联动补偿式较机械补偿式更易于实现大??变倍比且成像质量好、长度短，但联动补偿式凸轮结构复杂，可能会导致公共变焦部分较??复杂。下面通过机械补偿法为例来论述变焦过程的高斯理论脚。??２．２变焦运动过程分析??２．２．１变焦系统的几个规律??设计变焦光学系统时，需要保证系统设计时满足如下几点要求：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽光谱、大视场小畸变望远系统设计[J]. 马洪涛,张晓辉,韩冰. 红外与激光工程. 2013(07)
[2]中波/长波双色多视场光学系统设计[J]. 张良,毛鑫,王合龙. 红外与毫米波学报. 2013(03)
[3]无人机载多光谱相机设计[J]. 李江南. 舰船电子工程. 2013(04)
[4]可见与红外双波段航空侦察相机光机设计[J]. 王平,张国玉,高玉军,撖芃芃,李明. 机械工程学报. 2012(14)
[5]红外光学系统被动式无热化设计方法[J]. 申碧云,高明. 电光与控制. 2012(06)
[6]中波和长波红外双波段消热差光学系统设计[J]. 张春艳,沈为民. 红外与激光工程. 2012(05)
[7]二次成像光学被动无热化设计[J]. 罗金平,王合龙,刘欣,潘枝峰. 电光与控制. 2012(04)
[8]多组全动型变焦系统新型设计[J]. 蔡伟,张鹰,张新,伍雁雄,张继真. 光学学报. 2012(03)
[9]中波红外消热差双视场光学系统设计[J]. 陈吕吉,李萍,冯生荣,胡海双. 红外技术. 2011(01)
[10]300～1100nm多波段成像光学系统设计及杂光分析[J]. 郭帮辉,孙强,王志,王健,吴宏圣,刘殿双. 中国光学与应用光学. 2010(05)
硕士论文
[1]可见/红外双波段航空光电侦察平台光学系统设计[D]. 晏蕾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[2]中波红外变焦光学系统研究[D]. 王艳彬.哈尔滨工业大学 2010
[3]基于二元光学的摄远物镜设计[D]. 赵翠玲.长春理工大学 2010
[4]红外变焦距光学系统的设计[D]. 李娟.西安电子科技大学 2007
[5]变焦距光学系统设计[D]. 张存武.长春理工大学 2006
[6]红外变焦系统的研究[D]. 程珂.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2005
本文编号：3113841
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