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研究生:蘇育正
研究生(外文):Yu-Cheng Su
論文名稱:折/繞射複合型紅外變焦準直鏡設計
論文名稱(外文):Design of Refractive/Diffractive Hybrid IR Zoom Collimator
指導教授:陳德請陳德請引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:電機工程所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:光學設計目標模擬器紅外變焦準直鏡
外文關鍵詞:Optics DesignTarget SimulatorInfrared zoom collimator
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本文研究目的在設計折/繞射複合型紅外線變焦準直鏡,此鏡組應用於紅外線成像動態目標模擬系統。文中設計的紅外線變焦準直鏡架構以美國專利U.S.6091551為初始架構,把原本11片透鏡簡化為7片,由正、負、負、正四群透鏡組成,分別為前固定組、變焦組、補償組與後固定組,設計獲得系統之變倍比為2.7倍,其中的廣角組態、中間組態及望遠組態之有效焦距分別為49.2 mm、72.3 mm與128 mm。最大像高為8.16 mm,相對照度大於90%,畸變量小於5%, MTF在30 lp/mm表現皆大於0.3。且鏡組在設計時已導入系統調焦與像質校正因子,確保動態目標模擬系統使用時維持在最佳準直狀態。
This research studies the design of hybrid (refractive/diffractive) IR zoom collimator that applies in dynamic simulation of infrared imaging system. The zoom collimator designed for infrared seeker test uses United States patent US6091551 for the initial structure and reduces the amount of original lens from eleven to seven which consists of four groups called front fixed group, zoom group, compensation group, and rear fixed group, whose power are positive, negative, negative, and positive. The optical performance of the system over the entire 2.7: 1 zoom ratio has the effective focal length 49.2 mm at the wide angle mode, the effective focal length 72.3 mm at the intermediate mode, and the effective focal length 128 mm at the telephoto mode. The maximum image size is 8.16 mm, the relative illumination is over 90%, the distortion is less 5%, and MTF at 30 lp/mm is greater than 0.3. The lens group, while designing, has introduced focusing and image quality correction factor, which ensures that the collimator system is in the best situation.
目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
圖目錄 VI
表目錄 XI
第一章 序論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2研究目的 1
1.3紅外線變焦鏡頭的發展 2
第二章 變焦光學系統基本理論 5
2.1 近軸薄透鏡原理 6
2.2兩群式變焦系統 8
2.2.1 無限共軛變焦系統 9
2.2.2 有限共軛變焦系統 10
2.3四群式變焦系統 11
第三章 折/繞射複合式元件與(非)球面原理 17
3.1 折/繞射複合元件消色差理論 17
3.2斯維特模型(SWEATT MODEL) 22
3.2.1 繞射元件與等效透鏡轉換 23
3.2.2等效透鏡轉換成波帶結構 25
3.2.3相位分布函數與波帶結構轉換 26
3.3 繞射元件像差值 33
3.4 繞射效率 36
3.5 球面原理 38
3.6 非球面原理 40
第四章 紅外變焦準直鏡設計實例 43
4.1紅外變焦準直鏡設計流程與規格制定 43
4.1.1 設計流程 44
4.1.2 規格書 47
4.2 系統架構 52
4.2.1 DMD工作原理 52
4.2.2 紅外成像模擬系統工作程序 54
4.3 紅外變焦準直鏡設計 55
4.3.1 紅外材料與特性 55
4.3.2 專利介紹與系統結構制定 56
4.3.3 系統優化指令與過程 62
4.3.4 系統性能與結果 66
4.3.5 公差分析 85
第五章 結論 88
參考文獻 91
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