长波广角地平仪镜头的光学设计

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1、长春理工大学光电信息学院毕业设计编号本科生毕业设计（论文）长波广角地平仪镜头的光学设计OpticalDesignofLongHorizonWide-angleLens学生姓名专业光电信息工程学号指导教师向阳分院光电工程分院2015年6月长春理工大学光电信息学院毕业设计摘要其工作的波长范围为10～16um，全视场角为135°。它采用了非球面镜型式的反远心光路镜头结构，仅有三块非球面锗透镜构成。能够很好地解决长波广角镜头轴外像差校正和像面照度均匀性问题。此镜头结构简单、体积很小、后工作距离大，成像质量接近于衍射极

2、限，在20lp/mm空间频率处的调制传递函数值超过0.6，像高与视场角关系偏离线性的相对误差不超过15%。光学系统的成像质量直接影响测量精度，凝视式地平仪的光学系统不同于扫描式地平仪，后者只要求对瞬时小视场成像，通过机电扫描获得地球图像，而前者则需将整个地球成像在焦平面阵列上，要求光学系统在大视场内具有好的像质。关键词：地平仪长波红外广角镜头光学设计非球面长春理工大学光电信息学院毕业设计ABSTRACTThewavelengthsofitis10～16um，allthefieldis135degreesang

3、le.ItistheAnti-telecentricwhichadoptsthestructureof“onewas”pattern.Itonlymadeofthreedissphericalgermainiumlens.Itisagodsolutiontocorrecttheoutsidewide-anglelensandtheuniformityofpictures.Thelenhasasimplestructure,anditssizeisverysmall.Thequalityofworkisappr

4、oachestothelimitofdiffraction.Themodulationoftransmitingfunctionat20lp/mmismorethan0.6,theerrorofthehighangularrelationswiththegamefromlinearrelativedoesnotexceed15%.Theimagingopticalsystemdirectlyaffectsthequalityofmeasurementaccuracy,gaze-typeopticalsyste

5、misdifferentfromtheearthsensorsscanningearthsensors,whichrequiresonlyaSmallFieldoftheinstantaneousimage,scannedimageoftheearththroughthemechanicalandelectrical,whiletheformerzexuimagingtheentireplanetfocalplanearraysrequirealargefieldofviewopticalsystemwith

6、goodimagequality。Keywords:EarthSensorLong-waveInfraredlong-waveinfraredlong-waveinfraredlong-waveinfraredWide-angleLensOpticalDesignNon-spherical长春理工大学光电信息学院毕业设计目录第一章绪论11.1课题背景和研究意义11.2发展现状21.3本文内容3第二章地平仪和红外基础知识42.1地平仪的作用42.2地平仪的原理42.3红外光谱52.4绝对黑体52.5红外线相对可

7、见光的优点52.6红外材料及本次系统材料的选择5第三章物镜及相关知识73.1反射式物镜73.2大视场大相对孔径长波红外物镜73.3大相对孔径长波红外广角物镜83.4红外成象三片分离物镜103.5成像物镜113.6全反射红外物镜11第四章光学设计134.1设计思想134.1.1初始数据的选择134.1.2相关数据的确定134.2系统要求和主要参数144.2.2相对孔径--------154.2.3视场角--------154.2.4畸变154.2.5调制传递函数--------MTF154.3系统优化理论164

8、.3.1像差自动校正的基本原理164.3.2红外系统的优化204.3.3系统像质评价21第五章结论与展望255.1结论255.2展望25I长春理工大学光电信息学院毕业设计第一章绪论1.1课题背景和研究意义红外热成像技术一直是人们很关注的研究课题，它运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，