基于红外成像光学系统的光源设计研究

发布时间：2017-06-15 03:06

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【摘要】： 红外成像系统主要往小型化、高清晰度、低照明功率、便携且廉价的方向发展。随着红外半导体发光材料的出现及其发光性能的提高,为主动式红外成像系统提供了很有价值的解决方案。主动式红外成像系统主要由红外光源、红外光学系统、红外变像管、高压转换器和电池组5部分组成。 本文主要针对目前节能省耗的环境下,结合我国大力发展半导体照明的号召,国内红外光源的发展远远不能满足经济的发展需要。为此确立了本文的研究方向。本文在红外辐射的传输理论上,首先研究了红外辐射在大气中的传输特性以及对光学材料的选择,比较了几种通常使用的红外辐射光源;然后通过对半导体发光材料的机理进行学习,找到了一种以GaAlAs材料作为发光芯片的LED。研究了红外LED的特性,研究了近红外LED作为远距离照明光源时使照明系统增大输出功率的三点措施,提出一种红外LED阵列组成的光源系统的设想;最后设计了一种新型的准直光学系统,使红外LED光源实现更远距离的照明。同时研究了红外LED阵列光源的散热解决方案。 正确地设计、使用光源,是主动红外成像取得满意效果的关键。通过对红外辐射理论的学习,本文主要完成了这些研究:熟练掌握红外辐射理论基础以及红外光谱知识,研究红外信号在大气中的传输的特性,同时得出适合近红外成像的光谱段;研究大气近红外传输特性、物体红外透射特性和红外光学材料的选择,选出适合透镜和抛物面反射镜的制作材料,设计出抛物面反射镜;熟悉各种红外光源,了解并比较几种通常使用的红外光源,研究红外LED的各种特性;研究满足实验室内监测的要求及稳定性的红外LED面阵式光源的系统设计,设计出一种新型的准直光学系统,可使红外LED面阵式光源实现远距离照明;提出了红外LED阵列光源的散热解决方案,使系统工作在尽量低温和稳压恒流的环境下。
【关键词】：红外成像 光学系统 光源 红外LED
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 红外成像光学系统概述10-11
• 1.2 课题背景和意义11-13
• 1.2.1 国内外现状11-12
• 1.2.2 课题意义12-13
• 1.3 本文的研究内容和主要任务13-14
• 2 红外辐射的传输特性14-23
• 2.1 红外辐射及红外光谱14-15
• 2.2 红外辐射在大气中的传输特性15-18
• 2.2.1 大气的折射16
• 2.2.2 大气消光及大气窗口16-18
• 2.3 红外光学材料18-23
• 2.3.1 红外晶体材料19-20
• 2.3.2 红外玻璃20-22
• 2.3.3 塑料22-23
• 3 红外辐射源23-31
• 3.1 热辐射红外光源的原理23-25
• 3.2 几种红外辐射源的比较25-31
• 3.2.1 白炽灯光源25-27
• 3.2.2 氙灯27-28
• 3.2.3 红外激光(LD)28-29
• 3.2.4 LED 光源29-31
• 4 红外LED 光源的模块设计31-54
• 4.1 主动红外成像系统框架设计概述31
• 4.2 红外LED 的工作原理31-37
• 4.2.1 LED 的发光原理31-32
• 4.2.2 红外LED 工作原理32-34
• 4.2.3 红外LED 外型和结构34-37
• 4.3 红外LED 的特性37-42
• 4.3.1 红外LED 的响应时间37
• 4.3.2 电光特性37-41
• 4.3.3 红外LED 的温度特性41
• 4.3.4 红外LED 的半功角41
• 4.3.5 红外LED 与卤素灯性能比较41-42
• 4.4 红外LED 光源的模块设计42-46
• 4.4.1 设计红外LED 光源系统结构42-43
• 4.4.2 增加个体LED 输出功率43
• 4.4.3 红外LED 灯头电路设计43-46
• 4.5 红外LED 光源的准直系统设计46-51
• 4.5.1 抛物面反射镜的设计46-50
• 4.5.2 红外LED 光源的准直系统设计50-51
• 4.6 散热系统设计51-54
• 4.6.1 红外LED 阵列的散热设计51
• 4.6.2 风扇的安装设计51-52
• 4.6.3 红外光源壳体整体结构散热与防热设计52-54
• 5 红外LED 光源参数估算54-60
• 5.1 红外LED 光源参数估算理论54-58
• 5.1.1 红外LED 光源的光束散射角54
• 5.1.2 红外光源的全发光距离54-55
• 5.1.3 红外光源的轴向光强55-57
• 5.1.4 红外光源的光强分布57-58
• 5.2 红外光源参数确定58-60
• 6 结束语60-62
• 6.1 主要研究内容及完成工作60
• 6.2 改进与展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 附录65-67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 田英;熊继军;关新锋;李佩青;孟青;丑修建;;MEMS红外光源研究及其应用[J];微纳电子技术;2012年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李t，

本文编号：451262