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基于硫系玻璃的温度自适应车载夜视光学系统
| 论文题名： | 基于硫系玻璃的温度自适应车载夜视光学系统 |
| 关键词： | 车载红外夜视系统;硫系玻璃;温度自适应;光热特性;成像性能 |
| 摘要： | 在夜间行驶过程中，可见光照明系统提供的能见度有限，驾驶员的视距较短，缩短了反应时间，大大增加了驾车的危险性。因此，研究开发探测距离远的车载夜视系统已经成为提高汽车安全性的研究重点。本论文针对当前夜视系统结构繁杂和价格较贵的不足，从透镜结构设计、材料选择等方面进行了详细的分析并提出解决方案，设计了一系列结构简单、热稳定性好、抗干扰能力强、性价比高的温度自适应红外夜视成像系统。具体内容包括以下几个方面： （1）透红外硫系玻璃光热特性的研究。以实验室制备的硫系玻璃为样品，测试了它的红外透过性能、光学均匀性、热稳定性以及调至传递函数。研究结果表明硫系玻璃在整个红外波段具有良好的透过性能，透过率可达60％以上；线扩散函数是比较理想的高斯分布，MTF的测试结果也表明，样品内部均匀透明，没有微小的颗粒存在。另外，硫系玻璃的折射率温度系数较小，稳定性良好。 （2）折射光学元件的消热差特征的研究。从温度和色散两方面探讨了折射光学元件的光热特性，分析了温度对折射光学元件的影响。结果表明，折射光学元件的光热膨胀系数与透镜材料的折射率温度系数和热膨胀系数有关，一般为负，它的色散系数是由透镜材料的折射率决定的，一般为正。 （3）衍射光学元件的消热差特征的研究。具体讨论了衍射光学元件的温度特性、色散特性以及衍射效率等。研究结果表明，衍射光学元件的光热膨胀系数只和透镜材料的热膨胀系数有关，且恒为正，而且它的色散系数是由系统的工作波段决定的，恒为负，这些特性和折射光学元件的性能正好相反。 （4）红外夜视光学系统的性能分析。在Zemax光学软件中，设计仿真了一系列红外夜视系统的成像过程，从不同角度分析了系统的像质。分析研究发现，传统的折射光学系统在实现温度自适应和消色差设计方面存在一定的限制，需要多种透红外材料组合，才能使系统在大的温度范围内保证MTF接近衍射极限，而且结构比较复杂，价格较贵。引入衍射光学元件构成的折衍混合系统，采用三片甚至一片透镜就能实现系统的温度自适应设计，在改善系统的成像性能的同时还能简化系统。 |
| 作者： | 芦雅静 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 徐铁峰;宋宝安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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