反射式红外多波段准直投影系统研究.pdf

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1、硕士学位论文反射式红外多波段准直投影系统研究RESEARCHONREFLECTIVEINFRAREDMULTI-BANDPROJECTIONSYSTEM陈博哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V249.32.6学校代码：10213国际图书分类号：623密级：公开工学硕士学位论文反射式红外多波段准直投影系统研究硕士研究生：陈博导师：王治乐教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V249.32.6SchoolCod

2、e:10213U.D.C:623SecurityClassification:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONREFLECTIVEINFRAREDMULTI-BANDPROJECTIONSYSTEMCandidate：ChenBoSupervisor：Prof.WangZhi-leAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAff

3、iliation：SchoolofAeronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着新型探测技术的发展，导引头的探测波段越来越宽。传统的红外双波段景象投影系统已不能满足仿真需求，研制一种可工作在红外多波段且成像质量良好的准直投影系统已成为各方关注的热点之一。反射式系统具有无色差、工作波段宽、材料易得、光能利用率高、结构简单等特点，成为目前宽波段成像

4、系统研究的重点。本文对反射式红外多波段准直投影系统进行研究，主要包括以下内容：首先，通过对反射式投影系统的国内外发展现状进行调研，分析其技术特点和优缺点，结合本课题五轴转台仿真环境，对系统结构进行可行性验证设计，从而提出了一种大出瞳距、大视场、小体积和重量的反射式多波段投影系统方案，该方案基于离轴三反结构，在次镜和三镜之间合适位置建立平面转折镜，以避免镜像和满足工程化需求。最后分析了整体系统的发光面光源和红外探测器，得到相关参数。其次，基于几何光学和初级像差理论，详细分析了同轴三反系统初始结构的计算方法，根据提出的

5、反射式投影系统技术指标，计算相关参数并建立同轴三反射系统，采用光阑离轴和视场离轴相结合的方式对同轴系统离轴化设计，并编写ZPL宏语言进一步优化了系统体积。其中出瞳直径为60mm，焦距为360mm，视场为±4°，出瞳距为1300mm，工作波段为1~12μm，接着对系统进行像质评价和公差分析。最后，分析离轴反射式系统的典型镜筒形式，并选择该投影系统镜筒为全金属框架式结构。基于反射式投影系统的结构尺寸在SolidWorks中建立镜筒模型并进行受力分析。将镜筒、反射式投影系统和导引头系统组合后，对整体系统进行杂散光分析。杂

6、散光分析主要有红外辐射的透过率计算，杂光系数分析，鬼像分析及系统内辐射杂光分析。分析结果表明，系统杂光对导引头成像影响较小，反射式投影系统的设计满足要求。关键词：多波段；离轴三反系统；光学设计；公差分析；杂散光分析-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofnewdetectiontechnologies,thedetectionbandoftheseekerisbecomingwiderandwider.Theconventionalinfrareddual-ban

7、dsceneprojectionsystemisunabletomeetthesimulationneeds.Acollimatedprojectionthatcanworkinmultipleinfraredbandsandhasgoodimagingqualityhasbeenconcernedbyresearcher.Thereflectivesystemhasbecomethefocusofthecurrentbroadbandimagingsystemresearchbecauseofthecharact

8、eristicsofnochromaticaberration,wideworkingband,easyavailabilityofmaterials,highcoefficientofutilizationoflightenergyandsimplestructure.Inthisthesis,westudythereflectiveinfraredmul