發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 18:02

　　 光學(xué)系統(tǒng)成像過程中,探測器上能接收到的光束除按正常光路進(jìn)行的光束以外,還存在少量非成像光束,這些非成像光束在探測器上擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為雜光現(xiàn)象。雜光的存在會(huì)導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量下降,因此,雜光分析和雜光抑制是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。本文詳細(xì)研究了光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析的基本理論,對(duì)光學(xué)系統(tǒng)雜光評(píng)價(jià)指標(biāo)雜光系數(shù)(VGI)和點(diǎn)源透過率(PST)做了細(xì)致的分析。長期以來,人們致力于雜光系數(shù)的準(zhǔn)確檢測,并從理論與實(shí)驗(yàn)上相繼開展了許多研究工作。一般情況下,雜光系數(shù)都是在光學(xué)系統(tǒng)加工裝調(diào)完成之后,才運(yùn)用實(shí)測方法得到,且如果實(shí)測結(jié)果達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的要求,需對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的雜光抑制方法進(jìn)行調(diào)整以增強(qiáng)其抑制效果。本文提出了一種在光學(xué)設(shè)計(jì)階段求得雜光系數(shù)的方法。該方法運(yùn)用光學(xué)仿真軟件TracePro為光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和光線追跡,運(yùn)用數(shù)學(xué)分析軟件Matlab對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行擬合,最終求得雜光系數(shù)。由于折反射式光學(xué)系統(tǒng)(如卡塞格林系統(tǒng)、R-C系統(tǒng)等)口徑較大、且主鏡中心有一圓形孔徑,雜光對(duì)此類系統(tǒng)的影響十分嚴(yán)重。本文對(duì)折反射式光學(xué)系統(tǒng)的消雜光措施如遮光罩、擋光環(huán)等進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在設(shè)計(jì)遮光罩時(shí)發(fā)現(xiàn),運(yùn)用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的遮光罩要么外遮光罩長度過長,造成光機(jī)系統(tǒng)重量和體積嚴(yán)重增加;要么次鏡遮光罩口徑較大,使系統(tǒng)中心遮攔增大,造成像面上成像光束照度降低。針對(duì)這一問題,本文提出了一種內(nèi)嵌式遮光罩設(shè)計(jì)方法。對(duì)一典型R-C型光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)嵌式遮光罩設(shè)計(jì),并與傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的遮光罩進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,采用內(nèi)嵌式遮光罩,可使光學(xué)系統(tǒng)外遮光罩長度明顯縮短,中心遮攔減小,同時(shí)雜光抑制能力良好。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O43
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論題背景及研究的目的和意義系統(tǒng)在對(duì)物體成實(shí)像時(shí)，像面上除了正常成像的光束外，尚有少量種現(xiàn)象稱為雜光現(xiàn)象。這些疊加到像面處、不參與直接成像的有害稱雜光[1]。隨著光學(xué)系統(tǒng)探測要求越來越高，對(duì)雜光抑制能力的要此雜光分析一直以來是國內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的問題。系統(tǒng)中的雜光會(huì)使成像畫面如蒙薄霧，主要是因?yàn)榇罅康碾s光到達(dá)個(gè)近似均勻的附加照度被探測器接收；其次，雜光的存在會(huì)使系統(tǒng)降低。由于雜光的影響，目標(biāo)成像畫面中暗部階調(diào)的再現(xiàn)受到破壞導(dǎo)致畫面的對(duì)比度降低、層次（即區(qū)分整個(gè)畫面不同階調(diào)的能力）質(zhì)感，顯得平淡模糊，如圖 1.1 所示。在彩色電影或彩色電視中，色彩失真、彩色飽和度（色濃度）下降以及色彩陳舊，嚴(yán)重影響成光檢測與 MTF、畸變、光譜透射比等的檢測一樣，也是光學(xué)系統(tǒng)像之一[2-4]。

）等光學(xué)系統(tǒng)良好的軸外像差校正特性，廣泛應(yīng)用于航空航天的諸多領(lǐng)相機(jī)、星敏感器等。但是這類折反射式光學(xué)系統(tǒng)口徑大、且主鏡中心有雜光會(huì)通過主鏡中心到達(dá)探測器，因此雜散光是影響此類光學(xué)系統(tǒng)成像素。若雜散光抑制不好，軸外強(qiáng)雜光光源（如太陽）在像面上形成的雜信號(hào)光。因此，在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行雜光分析和雜光設(shè)計(jì)合適的消雜光措施，使光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量達(dá)到要求。反射式光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行航空航天觀測時(shí)，大口徑的光學(xué)系統(tǒng)能夠接收到更多的光能量。因用于航空航天的光學(xué)系統(tǒng)是反射式或折反射式系統(tǒng)。反射式光學(xué)系統(tǒng)由個(gè)次鏡組成，主鏡為凹面鏡，次鏡為凹面鏡或凸面鏡。若次鏡為凸面鏡系統(tǒng)；若次鏡為凹面鏡，為格雷戈里反射式系統(tǒng)�？ㄈ�格林系統(tǒng)有效焦距里系統(tǒng)為負(fù)。為了增大光學(xué)系統(tǒng)觀測視場角及校正像差，通常在反射式入透鏡組，這種由反射鏡和透鏡共同組成的系統(tǒng)稱為折反射式光學(xué)系統(tǒng) 即為共軸反射式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖 2.2 折反射式光學(xué)系統(tǒng)常用消雜光措施共軸折反射式光學(xué)系統(tǒng)由于存在中心遮攔，會(huì)對(duì)像質(zhì)造成影響。如圖 2.3 心遮攔對(duì)調(diào)制傳遞函數(shù)的影響。A 為無中心遮攔時(shí)調(diào)制傳遞函數(shù)，B 到 D 逐漸增大時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)圖像�？梢钥闯觯�中心遮攔會(huì)使系統(tǒng)像質(zhì)降低式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，須重點(diǎn)考慮中心遮攔造成的影響。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2891794