制冷型红外双波段3倍变焦光学系统设计
发布时间：2021-08-17 17:15
近年来随着红外技术的飞速发展,红外双波段连续变焦系统已经成为世界各国红外技术的发展与应用的研究方向。与传统变焦相比,双波段变焦系统一方面可以实现对大视场目标的搜寻,又可以通过小视场扫描目标;另一方面可以同时探测中波波段内与长波波段内的目标信息,既可以保留单一波段的优势又能兼具双波段的探测能力,能有效地对伪装信息进行筛选,使得系统对目标信息的获取能力显著提升。论文从近年来国内外专家学者对红外双波段系统和红外变焦系统的已有的研究工作入手,总结了本课题制冷型红外双波段变焦光学系统相关的设计指标和设计成果。通过选型、优化和分析最终设计出了制冷型红外双波段变焦光学系统。此系统变倍比为3倍,以机械正组补偿为基础实现了像面稳定的双波段连续变焦,并且通过对凸轮曲线的绘制和分析得到平滑无拐点的变倍组与补偿组的相对运动曲线。系统基于难度较大的透射式结构设计出了满足中波3.7μm～4.8μm,长波7.7μm～10.3μm两个波段在同一结构中成像,并且实现了共焦。在变焦结构之后添加了二次成像结构实现了制冷红外系统100%冷光阑效率。通过对制冷型红外双波段变焦光学系统的传递函数、点列图和像差曲线等像质评价方式表...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双波段折反式卡塞格林光学系统
22001年，DavidBeach设计了多次折反射式红外光学系统[13]，应用于中波和长波两个波段。但此系统设计复杂并且较为笨重，装调难度大；2003年，以色列学者JeremyM.Topaz等人使用卡塞格林结构设计了红外光学系统[14]。如图1.1所示。应用于短波和中波两个波段。反射式结构的加入使系统无需考虑垂轴色差，但卡塞格林系统可以做到的视场较小，不适于探测大视场的目标。图1.1双波段折反式卡塞格林光学系统2011年JYNan等学者对于可见光与红外双波段光学系统中出现的体积大的问题，分别对单个波段系统进行折叠，并以多次反射作为基本结构形式，解决了出现的问题即使体积得到减小；2012年，JVladimir分析了一款航空相机，其内部可见光系统与红外光学系统独立，能够实现不间断工作和精确的目标探测功能，在军事领域起到重要作用。2013年，加拿大学者JayN.Vizagaitis等人设计了离轴三片式红外光学系统[15]，应用于中波与长波两个波段。如图1.2所示。中波经过离轴三片反射与长波融合后利用透镜透射成像在探测器上，校正了残余像差。并且将两波段对目标的辐射特性结合，得到了较为完善的图像。图1.2双波段共孔径图像融合光学系统
42008年，JayV设计了一款应用于美国军方的变倍比为2的制冷型红外双波段变焦系统。设计原理图如图1.4所示。系统变焦过程入瞳直径保持恒定，当主动改变探测器中制冷组件的冷光阑直径时系统F数也会随之改变，从而产生两个所需F数。在此期间系统冷光阑效率达到系统的设计指标要求，成像质量良好。图1.4双波段变焦光学系统原理图2010年，JayN.V又一次在论文中阐述了能够在光学系统中同时获得不同波段的信息的重要性，并将此系统应用于军事。其系统结构如图1.5所示。图1.5双波段变焦光学系统1.2.2国内研究现状1）红外双波段国内研究现状对于红外双波段光学系统的研究，我国起步较晚，2001年，中国科学院上海技术物理研究所设计了一款折/衍射红外双波段光学成像设备[17]，如图1.6所示。应用于飞
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用红外光学材料及其加工技术[J]. 申卫江. 科技视界. 2019(15)
[2]用于夜视、军事导弹跟踪设备的红外探测器新兴技术[J]. 张小华. 红外. 2019(05)
[3]红外辐射散热材料的研究及应用现状[J]. 张誉严,黄丽娜,韦华健,邓新新,黎清宁. 科技视界. 2018(02)
[4]军事装备红外对抗技术应用探析[J]. 孟建新. 科技展望. 2016(32)
[5]基于硫系玻璃的中波红外光学系统无热化设计[J]. 付强,张新. 红外与激光工程. 2015(05)
[6]长焦距高分辨率红外两档变焦光学系统设计[J]. 白瑜,邢廷文,蒋亚东,廖志远,程习敏. 红外与激光工程. 2014(08)
[7]红外双色三视场光学系统设计[J]. 贾星蕊,李训牛,曹易辉,宁显慧,周春芬. 红外技术. 2014(07)
[8]大气背景对红外目标探测的影响[J]. 田昌会,杨百愚,蔡明,范琦,王斌科,王伟宇,屈绍波. 红外与激光工程. 2014(02)
[9]红外成像技术中的9个问题[J]. 蔡毅,王岭雪. 红外技术. 2013(11)
[10]制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜设计[J]. 张宇,王文生. 光学学报. 2013(05)
博士论文
[1]高变焦比中波红外连续变焦光学系统研究[D]. 周昊.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]可见/红外共口径变焦光学系统的研究[D]. 郭占利.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2018
[2]10×中波红外连续变焦镜头设计[D]. 徐德毅.浙江工业大学 2018
[3]双波段共口径连续共变焦光学系统设计[D]. 李西杰.西安工业大学 2018
[4]红外双波段消热差及红外双波段变焦光学系统设计[D]. 陶郅.福建师范大学 2017
[5]大变倍比连续变焦光学系统研究[D]. 杨明洋.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2017
[6]一种全动型变焦距物镜光学系统研究[D]. 王向阳.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[7]制冷型中/长波红外双波段全景成像光学系统设计[D]. 张玺斌.西安工业大学 2016
[8]红外变焦投影光学系统的设计[D]. 栾晓宇.长春理工大学 2015
[9]制冷型红外双波段连续变焦光学系统设计[D]. 王啸腾.西安工业大学 2014
[10]灵巧型可见光/红外多波段共口径光学系统研究[D]. 崔恩坤.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3348167
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双波段折反式卡塞格林光学系统
22001年，DavidBeach设计了多次折反射式红外光学系统[13]，应用于中波和长波两个波段。但此系统设计复杂并且较为笨重，装调难度大；2003年，以色列学者JeremyM.Topaz等人使用卡塞格林结构设计了红外光学系统[14]。如图1.1所示。应用于短波和中波两个波段。反射式结构的加入使系统无需考虑垂轴色差，但卡塞格林系统可以做到的视场较小，不适于探测大视场的目标。图1.1双波段折反式卡塞格林光学系统2011年JYNan等学者对于可见光与红外双波段光学系统中出现的体积大的问题，分别对单个波段系统进行折叠，并以多次反射作为基本结构形式，解决了出现的问题即使体积得到减小；2012年，JVladimir分析了一款航空相机，其内部可见光系统与红外光学系统独立，能够实现不间断工作和精确的目标探测功能，在军事领域起到重要作用。2013年，加拿大学者JayN.Vizagaitis等人设计了离轴三片式红外光学系统[15]，应用于中波与长波两个波段。如图1.2所示。中波经过离轴三片反射与长波融合后利用透镜透射成像在探测器上，校正了残余像差。并且将两波段对目标的辐射特性结合，得到了较为完善的图像。图1.2双波段共孔径图像融合光学系统
42008年，JayV设计了一款应用于美国军方的变倍比为2的制冷型红外双波段变焦系统。设计原理图如图1.4所示。系统变焦过程入瞳直径保持恒定，当主动改变探测器中制冷组件的冷光阑直径时系统F数也会随之改变，从而产生两个所需F数。在此期间系统冷光阑效率达到系统的设计指标要求，成像质量良好。图1.4双波段变焦光学系统原理图2010年，JayN.V又一次在论文中阐述了能够在光学系统中同时获得不同波段的信息的重要性，并将此系统应用于军事。其系统结构如图1.5所示。图1.5双波段变焦光学系统1.2.2国内研究现状1）红外双波段国内研究现状对于红外双波段光学系统的研究，我国起步较晚，2001年，中国科学院上海技术物理研究所设计了一款折/衍射红外双波段光学成像设备[17]，如图1.6所示。应用于飞
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用红外光学材料及其加工技术[J]. 申卫江. 科技视界. 2019(15)
[2]用于夜视、军事导弹跟踪设备的红外探测器新兴技术[J]. 张小华. 红外. 2019(05)
[3]红外辐射散热材料的研究及应用现状[J]. 张誉严,黄丽娜,韦华健,邓新新,黎清宁. 科技视界. 2018(02)
[4]军事装备红外对抗技术应用探析[J]. 孟建新. 科技展望. 2016(32)
[5]基于硫系玻璃的中波红外光学系统无热化设计[J]. 付强,张新. 红外与激光工程. 2015(05)
[6]长焦距高分辨率红外两档变焦光学系统设计[J]. 白瑜,邢廷文,蒋亚东,廖志远,程习敏. 红外与激光工程. 2014(08)
[7]红外双色三视场光学系统设计[J]. 贾星蕊,李训牛,曹易辉,宁显慧,周春芬. 红外技术. 2014(07)
[8]大气背景对红外目标探测的影响[J]. 田昌会,杨百愚,蔡明,范琦,王斌科,王伟宇,屈绍波. 红外与激光工程. 2014(02)
[9]红外成像技术中的9个问题[J]. 蔡毅,王岭雪. 红外技术. 2013(11)
[10]制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜设计[J]. 张宇,王文生. 光学学报. 2013(05)
博士论文
[1]高变焦比中波红外连续变焦光学系统研究[D]. 周昊.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]可见/红外共口径变焦光学系统的研究[D]. 郭占利.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2018
[2]10×中波红外连续变焦镜头设计[D]. 徐德毅.浙江工业大学 2018
[3]双波段共口径连续共变焦光学系统设计[D]. 李西杰.西安工业大学 2018
[4]红外双波段消热差及红外双波段变焦光学系统设计[D]. 陶郅.福建师范大学 2017
[5]大变倍比连续变焦光学系统研究[D]. 杨明洋.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2017
[6]一种全动型变焦距物镜光学系统研究[D]. 王向阳.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[7]制冷型中/长波红外双波段全景成像光学系统设计[D]. 张玺斌.西安工业大学 2016
[8]红外变焦投影光学系统的设计[D]. 栾晓宇.长春理工大学 2015
[9]制冷型红外双波段连续变焦光学系统设计[D]. 王啸腾.西安工业大学 2014
[10]灵巧型可见光/红外多波段共口径光学系统研究[D]. 崔恩坤.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3348167
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