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长波双倍率红外望远镜变倍机构的设计与装调技术研究

作　者: 徐楠
导　师: 王利平；施加林
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外热像仪两视场光轴一致性变倍机构设计
分类号: TH743
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

红外望远镜作为军用热像仪的组件,对热像仪的性能起着重要作用,它是保证和提高热像仪整机性能指标的组件之一,其光学机械设计对产品总体性能和功能的实现非常关键。军用热像仪的战术指标对红外望远镜提出了很高要求,如倍率大、性能高、体积小、重量轻,还应满足国军标规定的有关环境适应性及操作性能,所以,约束条件复杂,需考虑因素多,设计工作有一定难度。在红外望远镜中,望远物镜处于其最前端,与外界环境直接接触,担负收集目标红外辐射的任务,要求它具有较高的光学性能,又因望远物镜是最大的光学透镜,直接关系到红外望远镜的体积重量和成本,要求它应结构紧凑,重量轻,所以望远物镜是红外望远镜中最具有典型意义的一个重要部件。长波288×4焦平面扫描型红外热像仪是当前高性能热像仪的主流产品之一。这类产品通常由红外望远镜、光机扫描器、红外处理电子学等部分组成。为了满足不同的应用需求,望远镜通常采用双倍率设计方案。在高性能产品应用要求中,望远镜的像质与两视场光轴一致性是重要的产品性能要求。尤其在宽温度范围内如何克服材料折射率、光机结构应力形变等因素对像质的影响及造成的光轴走动误差、保证输出目标图像的清晰与观瞄精度一直是此类产品设计与工艺的技术难点之一本文结合具体产品设计与研制实践,介绍了通过对红外望远镜产品光学设计、光机设计和制造工艺等性能保证环节的合理控制与优化技术,实现宽温度范围红外望远镜像质及光轴一致性要求。

全文目录

摘要  5-6
abstract  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 课题研究历史及国内外发展现状  10-12
  1.3 红外热像仪的组成  12
  1.4 红外热像仪的工作原理  12-13
  1.5 红外望远镜在热像仪中的重要作用  13
  1.6 课题研究主要内容  13-14
2 红外望远镜的机械设计方式研究  14-23
  2.1 红外望远镜的组成及作用  14
  2.2 红外望远镜的材料选择  14-15
  2.3 望远物镜的机械设计方式  15-23
    2.3.1 间断变倍结构方式  15-17
    2.3.2 凸轮式连续变倍调焦结构方式  17-21
    2.3.3 ZOOMING型连续变倍结构方式  21-23
3 长波双倍率红外望远镜变倍机构的设计  23-41
  3.1 引言  23
  3.2 长波双倍率红外望远镜变倍机构的方案选择  23-24
  3.3 产品设计概要  24-26
  3.4 产品光机设计  26-31
    3.4.1 产品的设计实现  26-28
    3.4.2 光轴一致性问题分析  28
    3.4.3 设计计算导则  28-31
  3.5 设计计算结果  31-40
    3.5.1 导轨安装面本身精度导致的偏差  31-33
    3.5.2 导轨安装面相对于变倍壳体安装面的偏差  33-35
    3.5.3 变倍壳体基面精度导致的偏差  35-37
    3.5.4 导轨安装精度导致的偏差  37
    3.5.5 透镜与镜框安装精度导致的偏差角  37-39
    3.5.6 计算结果  39-40
  3.6 快速变倍的伺服控制设计  40-41
4 变倍机构的工艺设计及调试  41-46
  4.1 光学调试  41-43
  4.2 运动执行机构的调试  43-46
5 变倍机构的实验验证结果  46-48
  5.1 光学设计实验验证结果  46-47
  5.2 结构设计实验验证结果  47
  5.3 ZOOMING型连续变倍机构实验验证结果  47-48
6 结论  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-52

长波双倍率红外望远镜变倍机构的设计与装调技术研究

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