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红外双波段导引头光学系统设计

作　者: 马永利
导　师: 王文生
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学设计红外导引头卡塞格林光学系统红外双波段大视场紧凑的结构非球面无热化
分类号: TJ765.331
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在科技以及军事领域,高性能的导弹是保证现代化作战执行任务的关键,而导引头是整个导弹的眼睛,可以完成对目标的自主搜索,识别和跟踪,并给出制导所需的信号。而光学系统在位标器的最前端,接收目标的红外辐射,并对导引头的作用距离、跟踪搜索能力都有一定的影响。因此,光学系统成像质量的好坏对整个导引头有至关重要的作用。本文根据导引头的技术指标要求,基于光学设计软件ZEMAX,设计了一种红外导引头光学系统,该系统采用卡塞格林光学系统外加校正组,可对中波3.7μm-4.8μm,长波8μm-12μm双波段同时成像,具有±2°的大视场,且在-40°-50°满足消热差要求。卡塞格林系统的主镜使用椭球面,次镜为双曲面,补偿透镜组采用三块校正镜,设计的结果为：当截止频率为11mm/lp时,MTF曲线大于0.7,全视场为0.6,且四个视场的波像差均小于0.25λ,满足设计指标要求。考虑到加工装调,以及生产成本等因素,进一步改进了系统的结构。在像差特别大的整流罩面上以及校正透镜上引入了非球面,通过非球面的使用,极大地改善了成像质量。卡塞格林系统主次镜的二次圆锥曲面均由球面镜代替,大大降低了加工装调的难度。校正透镜也由三块减少到两块,不仅节约了成本,减低了系统的重量,也使整个系统的结构更加紧凑。满足导引头光学系统在有限空间使用的要求。该改进型的系统设计结果为：当截止频率为11mm/lp时,四个视场的MTF曲线均大于等于0.7,接近衍射极限。各个视场的RMS半径分别为：63.416 u m、65.228μm、62.249μm、39.566μm。波相差小于0.038λ,均满足成像质量以及设计指标要求。

红外双波段导引头光学系统设计

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