学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大视场航空测绘相机光学系统设计

作　者: 于登群
导　师: 屈恩世
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 航空测绘相机光学系统设计衍射光学元件大视场
分类号: V245.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

航空摄影测绘是指将测绘相机搭载在航空器的工作平台上，在空中对需要观察的地表情况进行摄影测绘。航空摄影测绘技术以其时效性强、目标的影像直观、机动灵活、准确率高、针对性强等优点，引起世界各国的广泛重视，并广泛地在军民等各个领域发挥着极重要的作用。随着航空摄影测绘应用领域的不断拓展，航空测绘相机的光学系统设计指标也进一步提高，航空测绘相机的设计焦距越来越长，视场角不断扩大，因此系统像差急剧增大。采用传统消除像差的方法导致系统庞大笨重、成本昂贵，已不能很好的适用于高性能航空测绘相机的发展要求，必须采用其它方式对光学系统进行优化设计。本文以高性能的长焦距大视场航空测绘相机的光学系统为研究目标，采用双层衍射光学元件（Diffractive Optical Elements， DOE）进行光学系统的优化设计，实现传统透镜系统所不能实现的特殊功能，改善光学系统的成像性能。论文内容主要包括以下几方面：(1)确定设计方案介绍了国内外航空摄影测绘技术的发展现状，航空摄影测绘技术特点及工作原理，并分别研究了航空测绘相机种类以及各自光学系统的结构特点。并通过对指标要求的分析，确定了相机光学系统的基本结构，确定了设计方案。(2)设计衍射元件设计了双层衍射光学元件，并在论文对衍射元件的基本特性进行了系统的研究：衍射元件的色散特性及像差校正能力；衍射元件的衍射效率计算方法，包括一般衍射元件、谐衍射元件和多层衍射元件的宽光谱衍射效率；光束入射角对不同衍射元件衍射效率的影响，并根据入射角优化了衍射元件的设计，增大了入射光的角度。并在文中计算了元件的结构参数。(3)设计航空测绘相机光学系统对初步设计的光学系统进行了像差分析，使用双层衍射元件对光学系统像差进行了平衡校正，并通过CodeV软件对优化后系统的成像质量作了分析。模拟分析结果表明光学系统成像质量良好，结构小，重量轻，能够满足航空测绘相机的要求。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章引言  11-19
  1.1 概述  11-12
  1.2 航空测绘相机国内外发展现状  12-14
  1.3 论文研究的目的和意义  14-16
  1.4 论文的结构和主要研究内容  16-19
第二章航空测绘相机的工作原理与结构特点  19-29
  2.1 航空测绘相机工作原理  19-20
  2.2 航空测绘相机的分类与特点  20-29
    2.2.1 数字航空测绘相机分类  20-23
    2.2.2 航空测绘相机结构特点  23-26
    2.2.3 三线阵立体测绘相机的工作原理  26-29
第三章光学系统初步设计  29-49
  3.1 确定设计方案  29-32
    3.1.1 研究指标  29-30
    3.1.2 结构形式选择  30-32
  3.2 光学系统初始设计  32-36
    3.2.1 选择起始结构  33-34
    3.2.2 初步优化  34-36
  3.3 像差基本性质  36-43
  3.4 系统像差分析  43-45
  3.5 系统热差分析  45-48
  3.6 小结  48-49
第四章衍射光学元件设计  49-65
  4.1 衍射光学元件原理  50-51
  4.2 衍射光学元件的衍射效率  51-54
    4.2.1 单层衍射元件衍射效率  52-53
    4.2.2 多层衍射光学元件（MOE）衍射效率  53-54
  4.3 衍射光学元件的像差校正能力  54-58
  4.4 入射角对衍射光学元件的影响  58-62
    4.4.1 光束斜入射情况下单层衍射光学元件衍射效率  58-61
    4.4.2 斜入射条件下双层衍射光学元件相位表达式  61-62
  4.5 小结  62-65
第五章光学系统最终设计结果分析  65-73
  5.1 双层衍射光学元件设计  65-67
  5.2 航空测绘相机光学系统最终设计结果  67-73
    5.2.1 结构参数  69
    5.2.2 成像性能  69-73
第六章总结与展望  73-75
参考文献  75-77
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果  77

大视场航空测绘相机光学系统设计

内容摘要

全文目录

相似论文