基于卡塞格林无焦同轴共光路光学系统设计

发布时间：2021-05-19 19:07

　　现代战场对于目标的探测和识别的要求正在提出越来越高的要求,而战场伪装则使得目标探测变得困难重重,如果仅仅采用单一波段成像已经完全不能够满足战场的需求。可见光成像和中波红外成像,这种方式具有非常好的互补性,双波段成像技术能够大大提高目标探测识别的概率。针对以上问题,本文设计了一个基于卡塞格林系统共口径双波段的光学系统,该系统能够实现对尺寸为2.3m×4.6m的中型坦克目标,可见光系统实现15km目标探测,12km目标识别;中波红外系统10km目标探测,7km目标识别。首先,本文中的光学系统前端采用改进的卡塞格林系统共口径设计,系统的光学系统的光学参数为:可见光系统:工作波段为0.45⁰.9?m,F/#为4.5,采用1920×1080的CCD,像元尺寸为5.5?m;中波红外光学系统:工作波段为3.6⁴.8?m,F/#为4,采用制冷型640×512中波红外凝视焦平面阵列探测器,像元尺寸为17?m,该设计中的可见光系统在空间频率91lp/mm处的MTF均高于0.4,中波红外系统在空间频率29lp/mm处的MTF均高于0.2,接近衍射极限。其次,中波红... 

【文章来源】：西安工业大学陕西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多波段成像系统的国外研究现状
        1.2.2 多波段成像技术的国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容和组织结构
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 本文的组织结构
    1.4 本章小结
2 光学系统总体方案论证
    2.1 光学系统方案选择
        2.1.1 共口径成像的意义
        2.1.2 纯折射式结构
        2.1.3 纯反射式结构
        2.1.4 折反结构
        2.1.5 三种设计方案比较
        2.1.6 可见光系统与红外系统设计的区别
    2.2 光学系统探测器的选择
        2.2.1 可见光系统探测器的选择
        2.2.2 中波红外系统探测器的选择
    2.3 光学材料
    2.4 光学系统基本参量的确定
        2.4.1 作用距离分析
        2.4.2 可见光系统探测能力分析
        2.4.3 红外系统探测能力分析
        2.4.4 光学参量确定
    2.5 本章小结
3 光学系统设计与像质评价
    3.1 共光路两镜反射系统
    3.2 分光系统设计
    3.3 可见光光学系统
        3.3.1 可见光系统设计
        3.3.2 可见光系统的像质评价
    3.4 中波红外光学系统
        3.4.1 冷光阑分析
        3.4.2 二次成像分析
        3.4.3 中波红外光学系统设计
        3.4.4 中波红外系统像质评价
    3.5 本章小结
4 系统关键技术分析
    4.1 无热化设计
        4.1.1 几种无热化设计的原理
        4.1.2 红外系统热补偿分析
    4.2 冷反射分析
        4.2.1 冷反射的概念
        4.2.2 冷反射的形成
        4.2.3 红外系统冷反射的特征量
    4.3 冷光阑效应
    4.4 公差分析
        4.4.1 系统默认公差
        4.4.2 公差分析的具体步骤
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]红外双波段成像系统的研究与发展[J]. 张兴德,李荣刚,刘琳,贺谊亮.  激光与红外. 2010(08)
[4]中波红外连续变焦系统设计[J]. 杨为锦,孙强.  中国光学与应用光学. 2010(02)
[5]主动补偿无热化技术在机载红外光学系统中的应用[J]. 沈宏海,王国华,丁金伟,王灵杰,撖芃芃,李永刚.  光学精密工程. 2010(03)
[6]红外3.7～4.8μm波段折射/衍射光学系统的消热差设计[J]. 白瑜,杨建峰,马小龙,阮萍,田海霞.  光子学报. 2009(09)
[7]微型集成超光谱成像系统[J]. 季轶群,宫广彪,朱善兵,沈为民.  光学精密工程. 2009(04)
[8]光学系统温度效应分析和无热化设计[J]. 岑兆丰,李晓彤.  激光与光电子学进展. 2009(02)
[9]中波红外两档变焦光学系统[J]. 郜洪云,熊涛.  光学精密工程. 2008(10)
[10]一体化红外双波段成像光学系统[J]. 王海涛,耿安兵.  红外与激光工程. 2008(03)

硕士论文
[1]非制冷红外热成像折衍两档变焦光学系统研究[D]. 白瑜.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
[2]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：3196289