一种机载长焦距可见光系统的无热化设计

doi:3F07B52FAF7AB6D9AE23D10B0092D97C

	一种机载长焦距可见光系统的无热化设计
	廖劲峰
学位类型	硕士
导师	丁亚林
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	机载光学系统可见光波段后截距匹配无热化设计有限元分析
摘要	航空相机是一种安装在航空器上从空中获取地面信息的光学仪器,作为一种重要的用于航空摄影测量的关键设备,以光学拍照的方式获得清晰的图像信息。随着现代技术的发展,对航空相机的分辨率要求越来越高,航空相机的焦距也变得越来越长。随着相机分辨率和焦距的提升,相机的工作环境对相机成像质量的影响也越发严重。其中环境温度是影响航空相机成像质量的一个重要因素。因此研究温度变化对相机成像的影响,采用合适的无热化设计方法,减小温度变化对成像质量的影响,增强相机的温度适应性,是航空相机设计领域的一个重要研究课题。本文讨论了光学系统无热化设计的理论基础和发展现状,因温度变化对成像质量的影响展开了系统地研究。重点围绕如何提高光学系统的温度适应性问题,提出采用后截距匹配法来指导完成无热化设计。根据相机不同结构的不同特点,选择以折反射式结构中的R-C系统为基础进行设计,并介绍了折反射式光学系统的设计过程。将该相机的设计结果建立有限元模型,进行相应的温度分析,并对光学系统采取相应的优化措施。最后对该相机进行温度试验,验证仿真分析结果。本文主要研究内容总结如下:本文首先介绍了光学系统无热化设计的研究背景和意义,研究了光学系统的温度效应理论,分析了温度变化对光学系统各参数的影响,很好的解释了光学系统成像质量随温度变化的原因。随后对无热化技术进行了研究,介绍了三种传统的无热化技术。在此基础上提出了一种光机结合的无热化设计思路:后截距匹配。通过匹配光学系统的结构后截距与光学后截距来实现光学系统的无热化设计。随后介绍了可见光系统无热化设计的基本流程。通常是先设计在常温下满足成像要求的光学系统,再对光学系统进行温度分析,确定无热优化方案。在选择相机结构时,通过比较几种不同光学系统结构形式的优缺点,结合工程应用的实际情况,确定以折反射式结构中的R-C系统为基础进行设计。在进行温度分析时,为更符合实际工程应用,采用光机热集成分析的方法对光学系统进行分析。利用有限元软件建立有限元模型,分析不同温度条件下光学系统的成像质量,根据分析结果确定优化方案。并结合工程应用的实际情况以及以往经验,选择最佳设计。最后搭载试验平台,对光学系统进行温度试验,利用温度水平试验来验证模型的正确性,利用环境温度模拟试验来验证光学系统满足成像要求。
页数	87
DOI	3F07B52FAF7AB6D9AE23D10B0092D97C
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63926
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	廖劲峰. 一种机载长焦距可见光系统的无热化设计[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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