车载昼夜周视观察镜光学系统的研究与设计

论文摘要

本论文根据“昼夜周视观察镜技术要求”,研究设计了一套多功能合一的车载昼夜周视观察镜光学系统。其主要的功能特点为1)白光观察光学系统为高、低倍连续变倍系统,白光的CCD视频同步输出连续变倍图像;2)具有水平方向观察且360度周视功能,以及高低方向俯仰观察功能;3)通过上反光镜升降实现潜望高度可变;4)具有昼夜全天时观察功能,通过切换部分镜组,可实现昼夜观察的两个光学通道切换;白光、微光夜视、CCD视频摄像共光轴,白光与微光系统共目镜与部分物镜。本论文与课题以及在理论与工程设计方面所做的主要研究设计工作主要有:白光与CCD视频摄像共用的变焦距物镜的设计,微光夜视物镜的设计,水平方向观察360度周视功能的实现,白光与微光系统共目镜与部分物镜的实现等。通过各光路的组合光学设计,完成多功能、多光路昼夜周视观察镜光学系统设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的工程背景和实际应用
• 1.2 国内外装甲车辆昼夜周视观察镜的近况与发展趋势
• 1.3 研制任务的要求
• 1.4 本论文的内容和结构安排
• 2 光学设计总体方案与各分系统组成
• 2.1 初步设想与需要设计解决的问题
• 2.2 白光光学系统技术要求
• 2.3 微光夜视光学系统技术要求
• 2.4 CCD视频光学系统技术要求和对摄像机技术要求
• 2.5 共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合
• 2.6 中继透镜转像系统的加入
• 2.7 屋脊棱镜的应用
• 2.8 平面镜棱镜光学系统成像方向的确定
• 2.9 实现周视方案的选择
• 2.10 光学系统中孔径光阑的位置
• 2.11 光学系统总体方案的确定
• 2.12 各分系统光路组成与多光路组合
• 3 白光光路系统与变焦距物镜设计
• 3.1 白光光路的设计参数
• 3.2 光学变焦距物镜实现的方法
• 3.3 二组元机械补偿法原理分析
• 3.4 变焦距物镜设计
• 3.5 变焦距物镜结构参数数据及像质
• 3.6 变焦距物镜的像质评价
• 3.7 目镜结构参数数据及像质
• 3.8 望远系统像差分析
• 4 微光夜视光路系统的设计
• 4.1 微光夜视的工作原理
• 4.2 像增强器的选择
• 4.3 微光夜视光学系统的设计参数
• 4.4 夜视视距的估算
• 4.5 微光夜视物镜的光学设计
• 4.6 微光夜视物镜的光学传递函数
• 4.7 微光夜视目镜系统的设计参数
• 4.8 微光夜视目镜系统的设计
• 5. CCD视频光路系统的光学设计
• 5.1 CCD视频摄像系统
• 5.2 CCD视频镜头光路与目镜光路分光比的确定
• 5.3 CCD视频镜头光路的焦距
• 5.4 两个光组组合的CCD视频镜头
• 5.5 CCD视频摄像镜头的分辨力
• 6 样机光学性能的检测
• 6.1 白光主要光学性能的检测
• 6.1.1 视场的检测
• 6.1.2 视放大倍率的检测
• 6.1.3 分辨力的检测
• 6.1.4 变焦物镜变焦过程中像面清晰度变化的检测
• 6.2 微光夜视主要光学性能检测
• 6.2.1 视场的检测
• 6.2.2 视放大倍率的检测
• 6.2.3 分辨力的检测
• 6.2.4 野外夜视视距的测试
• 6.3 CCD视频摄像机的光学性能测试
• 6.3.1 视场的测量
• 6.3.2 分辨力的检测
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献