致冷型离轴反射光学系统研究

发布时间：2017-06-24 23:17

  本文关键词：致冷型离轴反射光学系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统红外材料价格昂贵,在透镜口径较大时无法保证材料均匀性,因此大口径透射式红外光学系统难以实现。由于反射系统不产生色差,成像光谱范围宽,材料价格相对低,因此反射式结构广泛应用于红外光学系统。由于同轴反射系统中存在中心遮拦,严重影响系统的能量接收与成像质量,需要对反射镜进行离轴设置,实现无遮拦的离轴反射系统。目前红外离轴反射光学系统多采用非致冷探测器,但为提升红外系统的探测灵敏度,增大系统的信噪比,需要使用致冷型探测器。本文对致冷型红外离轴反射光学系统做了探索性研究,首先讨论了致冷型离轴反射光学系统的结构形式与像差特性,然后研究了离轴三反射镜光学系统的设计方法,进而完成了一个致冷型离轴三反射镜光学系统的设计。系统采用两个自由曲面反射镜和一个偶次非球面反射镜,组成二次成像的结构形式,将红外探测器的冷光阑作为系统的孔径光阑,得到100%的冷光阑效率。第二和第三反射镜将孔径光阑成像在第一反射镜的位置,显著减小第一反射镜的口径。通过调整每个反射镜的偏心与倾斜,实现系统的无遮拦,使用自由曲面增大视场、校正像差、保证系统的成像质量。本系统的工作波段为3-5μm,焦距为450mm,F数为2,视场为3.662°×2.931°,各视场的调制传递函数在环境温度为-40℃~60℃的范围内均高于0.5,实现系统的无热化,并且结构紧凑。
【关键词】：光学设计红外光学 系统成像 系统离轴三反射镜自由曲面
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN216
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 论文的研究背景与意义8-9
• 1.2 共轴反射系统的发展9-11
• 1.2.1 共轴两反射镜系统9-10
• 1.2.2 共轴三反射镜系统与共轴多反射镜系统10-11
• 1.3 离轴反射系统的发展11-15
• 1.3.1 国外研究现状11-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 论文的主要内容与结构安排15-16
• 第二章 离轴反射光学系统的结构与像差特性16-28
• 2.1 离轴反射光学系统的结构形式16-20
• 2.1.1 离轴反射式系统的实现途径16-17
• 2.1.2 离轴反射式系统的结构形式17-20
• 2.2 矢量化波像差方法表示离轴光学系统的像差20-22
• 2.3 离轴光学系统的三级像差特性22-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 光学自由曲面的研究及其在离轴反射系统中的应用28-39
• 3.1 光学自由曲面的设计28-33
• 3.1.1 光学自由曲面的描述方法28-32
• 3.1.2 光学自由曲面的设计方法32-33
• 3.2 光学自由曲面的加工与检测33-36
• 3.2.1 光学自由曲面的加工34-35
• 3.2.2 光学自由曲面的检测35-36
• 3.3 自由曲面技术在离轴反射系统中的应用36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 致冷型二次成像离轴三反射镜光学系统设计39-52
• 4.1 致冷型离轴反射系统的结构特点39-42
• 4.1.1 冷光阑的位置对致冷型离轴反射系统结构特点的影响39-41
• 4.1.2 一次成像式致冷型离轴反射光学系统41
• 4.1.3 二次成像式致冷型离轴反射光学系统41-42
• 4.2 致冷型二次成像离轴三反射镜光学系统的设计方法42-44
• 4.3 大视场致冷型离轴反射光学系统对探测器的要求44
• 4.4 致冷型二次成像离轴三反射镜光学系统设计44-51
• 4.4.1 设计要求44-45
• 4.4.2 设计过程45-47
• 4.4.3 设计结果及像质评价47-51
• 4.5 本章小结51-52
• 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-55

  本文关键词：致冷型离轴反射光学系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：479929