光學系統(tǒng)成像過程中,探測器上能接收到的光束除按正常光路進行的光束以外,還存在少量非成像光束,這些非成像光束在探測器上擴散的現(xiàn)象稱為雜光現(xiàn)象。雜光的存在會導致光學系統(tǒng)成像質量下降,因此,雜光分析和雜光抑制是光學系統(tǒng)設計過程中必不可少的環(huán)節(jié)。本文詳細研究了光學系統(tǒng)雜散光分析的基本理論,對光學系統(tǒng)雜光評價指標雜光系數(shù)(VGI)和點源透過率(PST)做了細致的分析。長期以來,人們致力于雜光系數(shù)的準確檢測,并從理論與實驗上相繼開展了許多研究工作。一般情況下,雜光系數(shù)都是在光學系統(tǒng)加工裝調完成之后,才運用實測方法得到,且如果實測結果達不到設計時的要求,需對光學系統(tǒng)的雜光抑制方法進行調整以增強其抑制效果。本文提出了一種在光學設計階段求得雜光系數(shù)的方法。該方法運用光學仿真軟件TracePro為光學系統(tǒng)進行建模、分析和光線追跡,運用數(shù)學分析軟件Matlab對仿真結果進行擬合,最終求得雜光系數(shù)。由于折反射式光學系統(tǒng)(如卡塞格林系統(tǒng)、R-C系統(tǒng)等)口徑較大、且主鏡中心有一圓形孔徑,雜光對此類系統(tǒng)的影響十分嚴重。本文對折反射式光學系統(tǒng)的消雜光措施如遮光罩、擋光環(huán)等進行了詳細的研究。在設計遮光罩時發(fā)現(xiàn),運用傳統(tǒng)方法設計的遮光罩要么外遮光罩長度過長,造成光機系統(tǒng)重量和體積嚴重增加;要么次鏡遮光罩口徑較大,使系統(tǒng)中心遮攔增大,造成像面上成像光束照度降低。針對這一問題,本文提出了一種內嵌式遮光罩設計方法。對一典型R-C型光學系統(tǒng)進行內嵌式遮光罩設計,并與傳統(tǒng)方法設計的遮光罩進行對比,結果表明,采用內嵌式遮光罩,可使光學系統(tǒng)外遮光罩長度明顯縮短,中心遮攔減小,同時雜光抑制能力良好。
【學位單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O43
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論題背景及研究的目的和意義系統(tǒng)在對物體成實像時，像面上除了正常成像的光束外，尚有少量種現(xiàn)象稱為雜光現(xiàn)象。這些疊加到像面處、不參與直接成像的有害稱雜光[1]。隨著光學系統(tǒng)探測要求越來越高，對雜光抑制能力的要此雜光分析一直以來是國內外學者重點關注的問題。系統(tǒng)中的雜光會使成像畫面如蒙薄霧，主要是因為大量的雜光到達個近似均勻的附加照度被探測器接收；其次，雜光的存在會使系統(tǒng)降低。由于雜光的影響，目標成像畫面中暗部階調的再現(xiàn)受到破壞導致畫面的對比度降低、層次（即區(qū)分整個畫面不同階調的能力）質感，顯得平淡模糊，如圖 1.1 所示。在彩色電影或彩色電視中，色彩失真、彩色飽和度（色濃度）下降以及色彩陳舊，嚴重影響成光檢測與 MTF、畸變、光譜透射比等的檢測一樣，也是光學系統(tǒng)像之一[2-4]。

）等光學系統(tǒng)良好的軸外像差校正特性，廣泛應用于航空航天的諸多領相機、星敏感器等。但是這類折反射式光學系統(tǒng)口徑大、且主鏡中心有雜光會通過主鏡中心到達探測器，因此雜散光是影響此類光學系統(tǒng)成像素。若雜散光抑制不好，軸外強雜光光源（如太陽）在像面上形成的雜信號光。因此，在進行光學系統(tǒng)設計過程中，需要進行雜光分析和雜光設計合適的消雜光措施，使光學系統(tǒng)成像質量達到要求。反射式光學系統(tǒng)進行航空航天觀測時，大口徑的光學系統(tǒng)能夠接收到更多的光能量。因用于航空航天的光學系統(tǒng)是反射式或折反射式系統(tǒng)。反射式光學系統(tǒng)由個次鏡組成，主鏡為凹面鏡，次鏡為凹面鏡或凸面鏡。若次鏡為凸面鏡系統(tǒng)；若次鏡為凹面鏡，為格雷戈里反射式系統(tǒng)�？ㄈ窳窒到y(tǒng)有效焦距里系統(tǒng)為負。為了增大光學系統(tǒng)觀測視場角及校正像差，通常在反射式入透鏡組，這種由反射鏡和透鏡共同組成的系統(tǒng)稱為折反射式光學系統(tǒng) 即為共軸反射式光學系統(tǒng)結構。

圖 2.2 折反射式光學系統(tǒng)常用消雜光措施共軸折反射式光學系統(tǒng)由于存在中心遮攔，會對像質造成影響。如圖 2.3 心遮攔對調制傳遞函數(shù)的影響。A 為無中心遮攔時調制傳遞函數(shù)，B 到 D 逐漸增大時的調制傳遞函數(shù)圖像�？梢钥闯觯行恼跀r會使系統(tǒng)像質降低式光學系統(tǒng)設計時，須重點考慮中心遮攔造成的影響。
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 朱楊;張新;伍雁雄;曲賀盟;張繼真;王靈杰;;離軸反射式空間天文望遠系統(tǒng)設計及其雜散光抑制研究[J];光學學報;2014年08期

2 李巖;劉劍峰;;紅外光學遙感器內雜散光和外雜散光的綜合抑制研究[J];光學學報;2013年09期

3 沈易;李欣耀;陳福春;;風云二號輻射計的紅外雜散光抑制研究[J];紅外;2013年08期

4 林劍春;孫麗崴;陳博洋;王威;范冰清;陳凡勝;;同軸兩反光學系統(tǒng)雜散光分析及內遮光罩優(yōu)化設計[J];中國激光;2013年01期

5 陳學;孫創(chuàng);夏新林;;具有蜂窩內壁的遮光罩雜散光抑制特性分析[J];光學學報;2012年05期

6 孫可;江厚滿;程湘愛;;R-C系統(tǒng)中由表面散射引起的視場內雜散光分布[J];國防科技大學學報;2012年01期

7 李曉平;沙晟春;胡亭亮;;長焦距離軸三反光學系統(tǒng)雜散光的抑制[J];光學精密工程;2011年11期

8 閆佩佩;樊學武;;R-C光學系統(tǒng)設計及雜散光分析[J];紅外技術;2011年04期

9 肖靜;張彬;姚秀文;曾曙光;李方清;何盼;;鏡面污染對紅外光學系統(tǒng)雜散輻射性能的影響[J];紅外與激光工程;2011年03期

10 廖志波;焦文春;伏瑞敏;;透射式光學系統(tǒng)雜光系數(shù)計算方法[J];光子學報;2011年03期

相關博士學位論文 前1條

1 梅超;大口徑多光譜變焦光學系統(tǒng)雜散光分析與抑制技術研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2014年

相關碩士學位論文 前3條

1 韋琪;地基太陽望遠鏡光學系統(tǒng)的紅外雜散光分析[D];云南大學;2015年

2 周軍;紅外目標探測系統(tǒng)的雜散輻射研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

3 尚玲;天基可見光探測相機光學系統(tǒng)設計及雜散光分析[D];中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所);2011年

本文編號：2891794