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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林家銘
研究生(外文):Chia-Ming Lin
論文名稱:數位動態紅外目標產生器之設計
論文名稱(外文):Design of Digital Dynamic IR Target Generator
指導教授:張寧群張寧群引用關係陳德請陳德請引用關係
指導教授(外文):Nin-Chun ChangDer-Chin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:自動控制工程所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:數位微型反射鏡元件紅外線光學被動式熱補償準直鏡組動態目標產生器
外文關鍵詞:collimatorpassively optical athermalizationtarget generatorIRDigital Micromirror Device
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本研究嘗試建構出一組合適的紅外動態目標產生器,以做為對紅外熱像系統的研發、測試、及維修用途,其組成共包括紅外輻射源、目標產生器、及準直鏡組。因為傳統紅外輻射調變能力有限,不能滿足新一代紅外熱像系統測試需求,因此必須革新現有架構,目前動態目標產生器主要有懸浮電阻陣列式、雷射二極體陣列及數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device, DMD)三種最具潛力。本研究選擇以DMD反射調變式為架構,根據測試需要制定出準直鏡組規格,於3µm ~ 5µm波段選擇四片折射式PEZTVAL型式做為初始結構,接著在常溫下使用ZEMAX軟體做優化設計,設計出MTF達到全域0.3於55lp/mm,另考慮紅外材料特性,在20℃-100℃的環境溫度會造成鏡組像平面離焦,選擇合適的光學被動方式熱補償,同時使用ZEMAX多重結構進行熱分析及優化,設計出規格為準直鏡組為焦距200mm、入瞳大小80mm、入瞳位置-200mm,結果像質顯示接近常溫及繞射極限表現,達到穩像功能。
On the basis of development, testing, maintenance for thermal image system, we attempted to establish a dynamic IR target generator system in the paper. The system including of radiance source, scene generator, collimator. The traditional target generator can’t create dynamic real-time scene image for the demand of testing new generation thermal image system, so it must be innovated in the laboratory testing setup. Currently, the leading dynamic IR scene projection are suspended membrane resistor、Diode Laser and DMD (Digital Micromirror Device)projector. In this paper, we focused on collimator design utilizing DMD projector. First, determining the of specification components by geometric optics theory. We choose refractive four peztval type in the 3µm ~ 5µm waveband and used optical software ZEMAX to optimize it and evaluated image quality , MTF showed 0.3 at 55 lp/mm at 20℃, and then we used original lens data and optimize lens parameter with passively optical athermalization over the temperature from 20℃-100℃.As a result, we designed collimator with 200mm EFL、80mm entrance pupil diameter、-200mm entrance pupil position and performed near diffraction to stabilize image quality.
誌謝 i
中文摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 概論 1
1.1 研究背景及動機 1
1.2 文獻回顧 4
1.3 本文架構 9
第二章 動態目標產生器系統架構 10
2.1 系統架構 10
2.2 DMD驅動及控制原理 10
2.3 電腦建立幾何場景方法 13
2.4 準直鏡組功能 15
第三章 紅外準直鏡組設計 18
3.1 成像光學設計原理 18
3.2 紅外準直鏡系統設計特點 19
3.3 規格制定與初始結構決定 23
3.4 設計結果與討論 31
第四章 熱補償設計 37
4.1 摡述及主要影響因素 37
4.2 光學元件的中心厚度和折射面的曲率半徑熱變化 39
4.3 熱補償方式 41
4.4 設計結果與討論 44
第五章 結果討論及未來展望 49
參考文獻 53
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