数码望远镜若干关键技术的研究

论文题目: 数码望远镜若干关键技术的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学工程

作者: 岑军波

导师: 黄尚廉

关键词: 数码望远镜,系统集成,层次分析法,分辨率,色彩还原,光轴,视场,图像传感器,调制传递函数,间距

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 数码望远镜是望远镜与数码相机的有机组合，它既能进行望远观察，又能将远距离观察到的相同景物拍摄下来，可广泛应用于军事、公安、司法、航运、体育、旅游等领域。数码望远镜自2002年出现以来，其设计理念受到了高度评价，产品供不应求，具有极为广阔的市场前景。由于数码望远镜出现的时间尚短，现有数码望远镜存在参数选择不尽合理、像质不尽如意、望远镜与数码相机视场匹配程度较低、缺乏检验方法及标准等问题，其产品的设计与检验远未完善。为了开发出市场竞争力较强、性价比较高的数码望远镜产品，在数码望远镜系统集成研究的现状分析基础上，对数码望远镜技术方案选择、数码望远镜设计、数码望远镜关键性能指标检验方法及实现、图像传感器调制传递函数(MTF)的矩形模板接触测量等关键技术进行研究，就具有非常重要的意义。论文主要研究工作如下： 1、分析了数码望远镜集成的国内外研究现状，找出了现有产品存在的问题和不足，指出了课题研究对数码望远镜系统集成创新研究的重要意义，提出了研究的若干关键技术，并制定出论文的各项研究工作。 2、为了实现望远镜与数码相机的系统集成，对数码望远镜的望远镜部分、数码相机部分及其结构形式进行了分析，找出了各参数之间的相互关系，确定出图像传感器类型、有效像素数、光敏面尺寸和结构形式等4个因素为数码望远镜的关键因素，并以此构建了4个备选技术方案。 3、为了研制出市场竞争力较强、性价比较高的数码望远镜，将经济、管理等非技术因素纳入数码望远镜技术方案选择之中。针对4个备选技术方案，在对最优化方法和决策方法进行理论分析后，采用层次分析法对数码望远镜技术方案进行了优选决策，将定量分析与定性分析、专业技术与管理技术相结合，得出了当时条件下数码望远镜的最优技术方案。 4、对数码望远镜视场匹配进行了理论分析，根据所确定的技术参数，进行了望远镜外形尺寸和像差计算、数码相机镜头设计。采用美光MI1300图像传感器和松翰SN9C2038F处理器，进行了数码望远镜电路设计。对数码望远镜内部结构进行了设计。小批量生产出数码望远镜成品，对产品功能及技术参数进行了分析，并与其它数码望远镜和数码相机进行了对比实验。 5、确定出清晰度、色彩还原性、光轴平行度和视场匹配为数码望远镜检验的4个关键性能指标。分析了4个指标相应检验方法的研究现状，针对所研制数码望远镜对准面较远的特点，分析并设计出4个指标相应的检验方法和装置，并进行了实验。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 数码望远镜概述

1.1.1 数码望远镜及其特点

1.1.2 数码望远镜应用现状

1.1.3 数码望远镜市场前景

1.2 数码望远镜集成研究现状

1.2.1 望远镜与数码相机简述

1.2.2 望远镜与数码相机简单集成

1.2.3 可拆卸式数码望远镜

1.2.4 固定焦距组合式数码望远镜

1.2.5 联动调焦式数码望远镜

1.2.6 数码望远镜集成方式比较及存在问题分析

1.2.7 数码望远镜关键技术及发展动向

1.3 课题研究的意义与主要内容

1.3.1 课题研究的意义

1.3.2 课题研究的主要内容

1.4 本章小结

2 数码望远镜主要技术参数分析

2.1 望远镜主要技术参数分析

2.1.1 望远镜原理及类型

2.1.2 望远镜技术参数分析与确定

2.2 数码相机技术参数分析

2.2.1 数码相机原理及类型

2.2.2 数码相机技术参数分析

2.3 数码望远镜新型集成结构分析

2.3.1 一体化分光式数码望远镜

2.3.2 一体化光路切换式数码望远镜

2.3.3 一体化反射式数码望远镜

2.3.4 数码望远镜集成方案比较

2.4 数码望远镜备选技术方案的确定

2.5 本章小结

3 数码望远镜技术方案优选决策研究

3.1 方案优选决策分析

3.1.1 最优化理论及方法

3.1.2 多目标决策理论及方法

3.1.3 采用层次分析法对数码望远镜技术方案进行优选决策

3.2 层次分析法理论分析

3.3 基于层次分析法的数码望远镜技术方案优选决策

3.3.1 层次结构模型的建立

3.3.2 判断矩阵的建立

3.3.3 层次单排序

3.3.4 层次总排序

3.3.5 决策判断

3.4 本章小结

4 数码望远镜设计

4.1 数码望远镜视场匹配设计

4.1.1 数码望远镜视场大小匹配

4.1.2 数码望远镜视场位置匹配

4.2 望远镜部分设计

4.2.1 望远镜光学系统设计要求

4.2.2 望远镜外形尺寸计算

4.2.3 像差计算

4.3 数码相机部分设计

4.3.1 数码相机镜头设计

4.3.2 数码望远镜电路设计

4.3.3 数码望远镜软件设计

4.4 数码望远镜结构设计

4.4.1 数码望远镜光轴平行性结构设计

4.4.2 数码望远镜内部结构设计

4.5 数码望远镜成品分析

4.5.1 数码望远镜成品外观

4.5.2 数码望远镜功能参数

4.5.3 数码望远镜性能分析

4.5.4 数码望远镜效果对比

4.6 小结

5 数码望远镜关键性能指标检验方法及实现

5.1 数码望远镜检验关键性能指标确定

5.2 数码望远镜的数码相机部分清晰度检验

5.2.1 清晰度理论分析

5.2.2 清晰度检验国内外研究现状

5.2.3 数码望远镜分辨率检验方法研究

5.2.4 数码望远镜分辨率检验装置设计

5.2.5 数码望远镜分辨率分析方法研究

5.2.6 数码望远镜分辨率检验实验研究

5.2.7 数码望远镜的数码镜头对准面调整方法

5.3 数码望远镜色彩还原检验

5.3.1 色彩还原理论分析

5.3.2 数码相机色彩还原检验国内外研究现状

5.3.3 数码望远镜色彩还原检验方法研究

5.3.4 数码望远镜色彩还原检验装置设计

5.3.5 数码望远镜色彩还原检验实验研究

5.4 数码望远镜光轴平行度检验

5.4.1 光轴平行度原理

5.4.2 多光轴系统光轴平行度检验国内外研究现状

5.4.3 数码望远镜光轴平行度检验方法研究

5.4.4 数码望远镜光轴平行度实验研究

5.5 数码望远镜视场匹配检验

5.5.1 望远镜与相机视场检验国内外研究现状

5.5.2 数码望远镜视场检验方法研究

5.5.3 数码望远镜视场匹配实验研究

5.6 数码望远镜关键性能指标检验标准

5.7 本章小结

6 图像传感器调制传递函数的模板接触测量研究

6.1 调制传递函数理论分析

6.1.1 以点扩散函数为基础的定义

6.1.2 以正弦光栅成像为基础的定义

6.2 图像传感器调制传递函数现有测量方法

6.2.1 激光散斑法

6.2.2 干涉条纹投射法

6.2.3 现有图像传感器调制传递函数测量方法比较

6.3 图像传感器调制传递函数的模板接触测量法

6.3.1 模板法测量图像传感器调制传递函数的理论分析与仿真

6.3.2 间距对图像传感器调制传递函数矩形模板接触测量的影响分析

6.4 图像传感器调制传递函数的矩形模板接触侧量实验研究

6.4.1 实验装置的设计与选择

6.4.2 实验结果及其分析

6.4.3 图像传感器调制传递函数的矩形模板接触测量影响因素分析

6.4.4 扫描莫尔分析

6.5 本章小结

7 全文总结与今后工作展望

7.1 全文总结

7.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-06

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