双视场折/衍混合中波红外变倍望远系统研究

论文摘要

通常连续变焦系统的结构很复杂,在一些特殊应用下,常使用结构简单的双视场两档变焦系统。红外双视场变焦系统常被用于军事目标跟踪成像系统。由于军用环境的限制和要求需要尽量简单的结构和较高的像质。基于二元光学元件具有简化系统的特点,尤其适合红外双视场变焦结构。本论文根据衍射光学元件(DOE)的成像原理及红外变焦光学系统的技术特点开展研究,完成了如下工作:1.总结了DOE的应用发展及红外变焦距系统的发展历史。2.分析了DOE的成像理论,总结了衍射光学元件的光学特性及其在红外系统中的应用。3.根据分析结果,对比设计了传统透射式外变焦系统、透射式内变焦系统以及折/衍混合内变焦系统,对它们的优缺点进行了分析和归纳。设计结果表明在变焦系统中加入衍射元件达到了简化系统结构、提高像质的目的。4.对所设计的折/衍混合内变焦系统进行了误差分析和公差分配,并给出一套满足工艺要求和较低成本的公差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题意义及产生背景
• 1.2 折/衍混合红外变焦镜头国内发展现状
• 1.3 折/衍混合红外变焦镜头国外发展现状
• 1.4 红外变焦距系统的特点及发展现状
• 1.5 研究内容
• 第2章 变焦理论分析
• 2.1 变焦系统补偿形式
• 2.2 光学补偿变焦系统
• 2.3 机械补偿系统及其变焦方程
• 2.4 其它变焦系统及其变焦方程
• 2.4.1 双组联动系统
• 2.4.2 三个相邻的运动组份组成的系统
• 2.5 本章小结
• 第3章 衍射光学元件（DOE）的光学特性
• 3.1 衍射元件像差分析
• 3.1.1 光阑密接于透镜情况下的单色像差
• 3.1.2 光阑远离透镜情况下的单色像差
• 3.2 衍射面的色散特性
• 3.3 衍射光学元件的衍射效率
• 3.3.1 波长与衍射效率的关系
• 3.3.2 台阶数与衍射效率的关系
• 3.3.3 入射角与衍射效率的关系
• 3.4 通过衍射面的光线光路计算
• 3.5 二元光学元件的制作技术
• 3.6 本章小结
• 第4章 折/衍混合红外变焦系统设计
• 4.1 光学优化设计
• 4.1.1 光学优化设计概述
• 4.1.2 优化设计过程
• 4.1.3 系统的性能评价
• 4.2 折/衍混合变焦系统设计
• 4.2.1 折/衍混合变焦系统设计思路
• 4.2.2 变焦系统结构选择
• 4.2.3 材料的选择
• 4.3 变倍望远系统参数要求
• 4.4 透射式外变焦系统
• 4.5 透射式内变焦系统
• 4.6 折/衍混合变焦系统
• 4.6.1 无衍射元件四片内变焦系统
• 4.6.2 折/衍变焦系统的设计
• 4.6.3 系统中使用衍射元件的特性分析
• 4.7 各变焦系统优缺点分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 折/衍混合内变焦系统公差分析
• 5.1 总体公差分配原则
• 5.2 光学系统公差分配
• 5.3 系统长焦时的公差分析
• 5.4 系统短焦时的公差分析
• 5.5 二元光学面的公差分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢