靈巧型可見光/紅外多波段共口徑光學系統(tǒng)研究
發(fā)布時間：2021-04-19 00:55
近年來，多場高技術局部戰(zhàn)爭結果都表明航空偵察平臺在獲取戰(zhàn)場情報以及提升作戰(zhàn)部隊戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力等方面具有重要作用。目前，高分辨率的全天候空中偵察平臺的研制在國外已經(jīng)取得重大突破并已得到了實際應用。相對而言，國內(nèi)的航空偵察平臺在總體性能上還很落后，這是因為我國現(xiàn)有偵查系統(tǒng)的框架結構較大，所用材料性能較差以及光學小型化設計和加工制造水平較低。目前應用較為廣泛的是具有全天候偵察能力的可見/紅外航空偵察平臺。因其優(yōu)異的偵查能力，各國都競相提高給航空相機的性能，并已有多種形式的該種航空相機得到了實際應用，在航空偵察中發(fā)揮了不可替代的實用價值。本文針對課題研究提出并設計了一種可實現(xiàn)可見/紅外多波段成像光學系統(tǒng)的新方案。該光學系統(tǒng)不但能做到多波段成像，全天候偵查，獲取精確、全面的目標信息,同時也兼?zhèn)淞硕嘟咕嗵綔y，短焦實現(xiàn)范圍廣、快速搜索,長焦進行精確觀察，能對目標進行不間斷觀測。在分析總結三種主要形式的光學系統(tǒng)的優(yōu)缺點適應性的基礎上，最后確定共口徑部分用離軸三反系統(tǒng)將多波段光引入光學系統(tǒng)，在其后放置二向色分光鏡，透射可見光波段，對紅外光波段反射，分別引入各自后續(xù)透射通道成像�？梢姽馔ǖ罏檫B續(xù)變焦結構...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖2-1兩種形式的兩鏡反射系統(tǒng)：(a)卡塞格林系統(tǒng)，(b)格里高利系統(tǒng)
2.3 設計方案確定 結合以上各種形式的光學系統(tǒng)優(yōu)缺點和本課題所設計光學系統(tǒng)的特點，最后決定采用的設計方案如圖2-2所示，共口徑部分采用離軸三反光學結構。離軸三反系統(tǒng)分別與后置可見光通道和紅外通道實現(xiàn)1200和400mm長焦距成像。撤離共口徑部分后置可見光通道實現(xiàn)50mm~300mm連續(xù)變焦成像，后置紅外通道實現(xiàn)50mm-150mm雙視場成像�？梢姽鈱崿F(xiàn)高分辨成像，紅外雙波段獲取目標兩個波段的信息，抑制背景干擾信息，降低虛警率，大小視場實現(xiàn)對目標的大視場搜索小視場跟蹤�？梢詮V泛應用到各種武器平臺，如機載偵察系統(tǒng)和導彈火控系統(tǒng)等。對于紅外雙波段光學系統(tǒng)，為了消色差，將引入目前在紅外系統(tǒng)設計里運用較多的衍射原件，從而可以有效地提高像質，減小系統(tǒng)體積。圖2-2 光學系統(tǒng)結構示意圖
第 3 章 光學系統(tǒng)設計3.1 離軸三反系統(tǒng)結構3.1.1 初始結構計算首先設計計算共軸三反光學系統(tǒng)的作初始結構，對同軸三反系統(tǒng)進行離軸計，離軸的形式有光闌離軸、視場離軸或鏡面傾斜得到的非對稱光學系統(tǒng)。通離軸消除中心遮攔問題。利用幾何光學和像差理論在同軸情況下計算反射鏡各的半徑、間距和圓錐系數(shù)等光學系統(tǒng)外形參數(shù)，離軸系統(tǒng)和同軸系統(tǒng)的的光學論基礎一樣，都是通過參數(shù)設計消除三級像差[17-19]。圖 3-1 表示出了同軸三反式光學系統(tǒng)光路結構以及主要參數(shù)的物理定義如。圖 3-1 中數(shù)據(jù)的正負根據(jù)光設計符號規(guī)定表示，自左向右為正，反之則為負。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]機載輕小型中波紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)設計[J]. 葛婧菁,林招榮,朱大凱. 應用光學. 2013(05)
[2]多光譜相機光學系統(tǒng)公差分析與研究[J]. 王紅,胡忠. 光學與光電技術. 2013(04)
[3]制冷型紅外光學系統(tǒng)冷反射的逆光路分析[J]. 張鵬,羅長江,熊鐘秀. 電光與控制. 2013(06)
[4]中波紅外制冷型光學系統(tǒng)消熱差設計[J]. 劉秀軍,張金旺,張華衛(wèi),劉波. 應用光學. 2013(03)
[5]制冷式紅外雙波段共光路折衍混合攝遠物鏡設計[J]. 張宇,王文生. 光學學報. 2013(05)
[6]變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J]. 劉雨沁,張孟偉. 光學儀器. 2013(02)
[7]大變倍比中波紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 李巖,張葆,洪永豐. 光學學報. 2013(04)
[8]基于MODTRAN的紅外系統(tǒng)對巡航導彈探測距離的估算[J]. 馬鶴,吳平,孫文芳. 紅外. 2013(03)
[9]全反射式紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 馮俐銅,孟軍合,張振,陶玉,頓雄,朱立新,吳曉靖,張晨鐘,楊繼興,雷麗,李景,陳鑫,趙侃. 紅外與激光工程. 2012(10)
[10]大面陣中波紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 駱守俊,何伍斌,李文虎,徐明軒. 光學精密工程. 2012(10)
碩士論文
[1]可見/紅外雙波段航空光電偵察平臺光學系統(tǒng)設計[D]. 晏蕾.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2010
本文編號：3146506
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖2-1兩種形式的兩鏡反射系統(tǒng)：(a)卡塞格林系統(tǒng)，(b)格里高利系統(tǒng)
2.3 設計方案確定 結合以上各種形式的光學系統(tǒng)優(yōu)缺點和本課題所設計光學系統(tǒng)的特點，最后決定采用的設計方案如圖2-2所示，共口徑部分采用離軸三反光學結構。離軸三反系統(tǒng)分別與后置可見光通道和紅外通道實現(xiàn)1200和400mm長焦距成像。撤離共口徑部分后置可見光通道實現(xiàn)50mm~300mm連續(xù)變焦成像，后置紅外通道實現(xiàn)50mm-150mm雙視場成像�？梢姽鈱崿F(xiàn)高分辨成像，紅外雙波段獲取目標兩個波段的信息，抑制背景干擾信息，降低虛警率，大小視場實現(xiàn)對目標的大視場搜索小視場跟蹤�？梢詮V泛應用到各種武器平臺，如機載偵察系統(tǒng)和導彈火控系統(tǒng)等。對于紅外雙波段光學系統(tǒng)，為了消色差，將引入目前在紅外系統(tǒng)設計里運用較多的衍射原件，從而可以有效地提高像質，減小系統(tǒng)體積。圖2-2 光學系統(tǒng)結構示意圖
第 3 章 光學系統(tǒng)設計3.1 離軸三反系統(tǒng)結構3.1.1 初始結構計算首先設計計算共軸三反光學系統(tǒng)的作初始結構，對同軸三反系統(tǒng)進行離軸計，離軸的形式有光闌離軸、視場離軸或鏡面傾斜得到的非對稱光學系統(tǒng)。通離軸消除中心遮攔問題。利用幾何光學和像差理論在同軸情況下計算反射鏡各的半徑、間距和圓錐系數(shù)等光學系統(tǒng)外形參數(shù)，離軸系統(tǒng)和同軸系統(tǒng)的的光學論基礎一樣，都是通過參數(shù)設計消除三級像差[17-19]。圖 3-1 表示出了同軸三反式光學系統(tǒng)光路結構以及主要參數(shù)的物理定義如。圖 3-1 中數(shù)據(jù)的正負根據(jù)光設計符號規(guī)定表示，自左向右為正，反之則為負。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]機載輕小型中波紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)設計[J]. 葛婧菁,林招榮,朱大凱. 應用光學. 2013(05)
[2]多光譜相機光學系統(tǒng)公差分析與研究[J]. 王紅,胡忠. 光學與光電技術. 2013(04)
[3]制冷型紅外光學系統(tǒng)冷反射的逆光路分析[J]. 張鵬,羅長江,熊鐘秀. 電光與控制. 2013(06)
[4]中波紅外制冷型光學系統(tǒng)消熱差設計[J]. 劉秀軍,張金旺,張華衛(wèi),劉波. 應用光學. 2013(03)
[5]制冷式紅外雙波段共光路折衍混合攝遠物鏡設計[J]. 張宇,王文生. 光學學報. 2013(05)
[6]變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J]. 劉雨沁,張孟偉. 光學儀器. 2013(02)
[7]大變倍比中波紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 李巖,張葆,洪永豐. 光學學報. 2013(04)
[8]基于MODTRAN的紅外系統(tǒng)對巡航導彈探測距離的估算[J]. 馬鶴,吳平,孫文芳. 紅外. 2013(03)
[9]全反射式紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 馮俐銅,孟軍合,張振,陶玉,頓雄,朱立新,吳曉靖,張晨鐘,楊繼興,雷麗,李景,陳鑫,趙侃. 紅外與激光工程. 2012(10)
[10]大面陣中波紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)設計[J]. 駱守俊,何伍斌,李文虎,徐明軒. 光學精密工程. 2012(10)
碩士論文
[1]可見/紅外雙波段航空光電偵察平臺光學系統(tǒng)設計[D]. 晏蕾.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2010
本文編號：3146506
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