中波和长波红外双波段消热差光学系统设计

论文摘要

中波和长波红外双波段光学系统能够同时对高温和常温目标成像,可有效提高目标的红外探测与识别能力。由于红外材料对温度变化较敏感,温度的变化往往会降低光学系统的成像质量。本文根据中波和长波红外的成像特性以及针对温度变化引起的热像差,开展对中波和长波红外双波段消热差光学系统的研究。第一章介绍本课题的意义以及红外双波段光学系统的研究现状。第二章首先介绍当前红外探测器的性能,结合双色探测器的使用,根据光学系统的设计指标,分析适用于红外双波段光学系统的结构型式,确定使用柯克型结构型式。第三章介绍红外双波段消热差光学系统的设计理论。首先介绍对红外双波段光学系统消色差的必要性,然后研究温度变化对单个薄透镜的影响,指出消热差的必要性,接着通过对比各个消热差方法的优缺点,选择光学被动消热差方法,最后运用初级像差理论求解光学系统的初始结构。第四章设计中波和长波红外双波段消热差光学系统。给出优化设计方法、设计结果和像质评价。设计得到的系统结构紧凑、后工作距大及100%冷光阑效率,既可以配合双色探测器使用,又能够在像面前插入分束器使中波红外与长波红外分开成像。第五章介绍对设计得到的红外双波段消热差光学系统进行公差分析和分配的原则,优化分配红外双波段消热差光学系统的公差。第六章总结本论文的工作及创新点,并对今后的研究提出展望。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 本课题的意义
• 1.2 红外双波段光学系统的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 光学系统的基本参数和结构选型
• 2.1 红外探测器
• 2.2 指标要求与结构选型
• 2.2.1 指标要求
• 2.2.2 结构选型
• 2.3 本章小结
• 第三章 红外双波段消热差光学系统的设计理论
• 3.1 红外双波段光学系统的消色差
• 3.2 温度变化对薄透镜的影响
• 3.3 消热差方法
• 3.4 初始结构的求解
• 3.4.1 光焦度的分配
• 3.4.2 初始结构计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 红外双波段消热差光学系统的优化设计结果与像质评价
• 4.1 优化设计方法
• 4.2 优化设计结果与像质评价
• 4.3 像质评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 消热差光学系统公差制定与分析
• 5.1 光学系统公差分析的制定原则
• 5.2 非球面随机面形公差
• 5.3 红外双波段消热差光学系统的公差分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 一、发表的论文
• 二、申请的专利
• 致谢