已知物方和像方焦距_《哈尔滨工业大学》2009年硕士论文

发布时间：2016-11-26 00:05

  本文关键词：红外变焦距光学系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工业大学》 2009年

红外变焦距光学系统设计

孙宏宇  

【摘要】： 伴随着红外技术的发展,研究并设计红外变焦距光学系统以代替传统的定焦距红外系统已经成为红外技术发展、应用的一个重要方向。相比于定焦距系统,变焦距系统具有不可比拟的优势:它既可以在大视场范围内以小倍率的方式探测、搜索目标,又可以在小视场范围内以大倍率的方式对目标详细观察,这都是定焦距系统无法实现的。本文在总结国内外红外变焦系统的发展趋势,分析红外系统的相关特性,讨论变焦系统的变焦方法和补偿方式后,设计一个焦距范围为25~100mm,波段范围为8~12μm,F/1的机械负组补偿红外连续变焦距光学系统,从设计结果的点列图和传函图可分析出,该系统在整个变焦范围内,像质良好,像面稳定,系统传函在20lp/mm时接近衍射极限。 大多数军用仪器应用于野外,其工作环境温度范围较大,温度的变化势必会影响光学系统性能,由于红外光学材料的折射率温度系数较大,环境温度对红外系统的影响显得尤为明显,特别是系统会产生离焦现象,因此在设计红外光学系统时必须要考虑加入温度补偿来消除像面的离焦。通过分析红外系统温度补偿的几种方法后,采用机械主动温度补偿方法,利用变焦系统内部变倍组和补偿组的附加移动对红外变焦系统在-10~40℃的温度范围内进行消温差设计,最终结果显示,在-10~40℃的温度范围内,系统在变焦的过程中,传函在20lp/mm时接近衍射极限,像面稳定,像质良好。 为满足设计的应用,对此红外变焦系统进行误差分析和公差分配,利用ZEMAX软件的反转灵敏度分析功能,给出一套满足加工工艺要求比较低的系统公差。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH74
【目录】：

摘要3-4

Abstract4-7

第1章 绪论7-13

1.1 课题研究意义与背景7-8

1.2 红外变焦系统发展现状8-11

1.2.1 红外变焦系统在国外的发展状况8-11

1.2.2 红外变焦系统在国内的发展状况11

1.3 研究主要内容11-13

第2章 红外光学系统特性13-18

2.1 红外光学系统目标辐射特性计算13-14

2.2 红外光学系统大气透过率计算14-15

2.3 红外光学系统探测距离计算15

2.4 红外光学系统温度特性15-16

2.5 本章小结16-18

第3章 变焦光学系统的设计理论18-36

3.1 变焦光学系统补偿方法18-19

3.2 变焦系统及变焦方程19-31

3.2.1 变焦系统的几个规律19-23

3.2.2 机械补偿系统及其变焦方程23-28

3.2.3 其它变焦系统及其变焦方程28-31

3.3 机械补偿变焦系统的高斯解分析31-35

3.3.1 正组补偿变焦系统高斯解分析31-32

3.3.2 负组补偿变焦系统高斯解分析32-33

3.3.3 两种补偿系统的比较33-35

3.4 本章小结35-36

第4章 红外变焦距光学系统设计36-54

4.1 光学自动优化概述36-38

4.1.1 自动优化设计概述36-37

4.1.2 自动优化设计过程37-38

4.2 红外变焦系统设计38-52

4.2.1 系统设计目的38-39

4.2.2 系统参数的确定39-41

4.2.3 系统设计过程41-50

4.2.4 系统成像质量评价50-52

4.3 变焦曲线模拟52-53

4.4 本章小结53-54

第5章 系统消温差与公差分析54-66

5.1 消温差设计54-61

5.1.1 消温差前系统像质分析54-57

5.1.2 消温差设计57-58

5.1.3 消温差后系统像质分析58-61

5.2 变焦系统公差分析61-65

5.2.1 系统公差分配62-63

5.2.2 系统短焦公差分析63-64

5.2.3 系统长焦公差分析64-65

5.3 本章小结65-66

结论66-67

参考文献67-71

致谢71

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【引证文献】

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  本文关键词：红外变焦距光学系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：193146