成像光谱仪的宽光谱远心变焦物镜设计

发布时间：2022-07-12 18:12

　　成像光谱仪能够在获取目标的二维空间信息的同时得到连续的光谱图像,也就是说成像光谱仪可以同时对光谱维和空间维的信息进行采集。光谱维信息能够识别目标的属性,空间维的图像信息能够反映目标的空间分布特性,这种把图像和光谱信息结合在一起的特点,使得成像光谱仪成为当前最重要的空间对地观测仪器之一。成像光谱仪的特殊应用方式对其前端物镜有着对应的诸多设计需求,如宽光谱、像方远心、消色差、变焦距等,这些需求增大了物镜的设计难度,对最终光谱成像质量有重要影响,因此有必要对物镜模块进行重点设计。文中针对可见光和红外光宽光谱的掩膜板式成像光谱仪,深入研究其像方远心前置物镜的设计,对变焦和宽光谱消色差等特性进行了重点设计和分析。其中变焦系统采取机械补偿的方式,实现了前置物镜的3倍变焦。采用最小偏向角法对玻璃组合进行光学自动化筛选,以满足变焦物镜的宽光谱消色差设计需求,简化了初始结构选取的过程,提升了光学系统设计的整体效率。最终完成了能够工作在400nm-1000nm谱段,焦距为49.3mm-148mm范围,F数为4.3的宽谱段消色差变焦物镜光学系统的设计。三个焦距下的二级光谱均小于0.045mm,实现了像方远心... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 成像光谱仪的概况
    1.3 成像光谱仪前置物镜的国内外研究进展
        1.3.1 国内研究进展
        1.3.2 国外研究进展
    1.4 主要研究内容及章节安排
第2章 变焦光学系统设计理论
    2.1 变焦光学系统的分类
        2.1.1 变焦系统的补偿方式
        2.1.2 最佳补偿方式选取
    2.2 物像交换原则
    2.3 机械补偿变焦系统的高斯计算
        2.3.1 共轭距与倍率关系
        2.3.2 变焦微分方程
    2.4 本章小结
第3章 宽光谱消色差的研究
    3.1 初级像差理论
    3.2 利用玻璃材料消色差
        3.2.1 选取玻璃材料的主要依据
        3.2.2 特殊色散玻璃材料的消色差方法
    3.3 最小偏向角法
        3.3.1 最小偏向角法原理
        3.3.2 最小偏向角法实例
    3.4 本章小结
第4章 成像光谱仪的变焦物镜设计
    4.1 成像光谱仪对变焦物镜的技术要求
        4.1.1 成像光谱仪的分光形式
        4.1.2 变焦系统指标要求及参数计算
    4.2 变焦物镜设计
        4.2.1 变焦物镜的消色差设计
        4.2.2 变焦物镜的像方远心设计
        4.2.3 变焦系统优化设计
    4.3 变焦物镜设计结果与分析
        4.3.1 设计结果
        4.3.2 像质评价分析
    4.4 本章小结
第5章 变焦物镜的凸轮曲线与公差分析
    5.1 凸轮曲线的绘制
        5.1.1 绘制凸轮曲线的方法
        5.1.2 变焦物镜的凸轮曲线
    5.2 公差分析
        5.2.1 公差来源及分析
        5.2.2 变焦物镜的公差分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3659609