时空联合调制成像光谱仪前置成像系统分析与设计

为满足红外成像光谱仪大光通量、高稳定性的应用需求,提出了一种基于多级阶梯微反射镜的静态化、无狭缝式、新型红外时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪结构.对其工作原理和光程差的产生方式进行了分析.作为该成像光谱仪的重要部件,前置成像系统决定了光程差的分布,其性能直接影响到目标物体的图像质量.根据系统光程差的产生方式,分析和设计了像方远心光路结构的前置成像系统.利用被动光学消热差方法对前置成像系统进行了消热差研究.结果表明:当温度在-20—60?C的范围内时,各个视场的调制传递函数均达到衍射极限,在多级阶梯微反射镜的总阶梯高度范围内成像质量良好;在不同的温度下,各视场处主光线在像面上的最大入射角小于0.02?.     

红外耦合光学系统设计

红外目标模拟器由红外目标图像发生器和投影光学系统组成。该红外光学系统是一个要求与2个导引光学系统的光学技术参数相匹配的长焦距、大视场和具有像方远心光路的中红外光学系统。叙述用于红外目标模拟器的红外耦合光学系统的设计原理，提出它与导引光学系统一起可组成放大倍率M=4.5×的红外投影光学系统，并指出IR CRT产生的图像通过红外投影光学系统可成像在导引接收器上。针对给出的红外耦合光学系统的设计特点和技术要求，光学材料选取硅（Si） 锗（Ge） 硅（Si），采用简单的柯克三片式结构完成光学系统设计。设计评价结果表明，该系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。     

被动式光学测距误差分析

被动式光学测距系统在战场上具有隐蔽性好的特点。介绍了一种高精度被动式光学测距方法的原理和数学模型。该测量方法采用的是一种比率探测的离焦探测方法,具有高精度、高灵敏度和抗干扰性好的特点。重点分析了影响测距精度的各种因素及误差范围,为系统的设计提供了理论依据。     

CCD尺寸测量光学系统设计原理

介绍ＣＣＤ尺寸测量光学系统的设计原理．重点分析远心光路中的像点弥散、一维光纤列阵照明系统及利用像点弥散斑评价ＣＣＤ光学系统像质的方法。给出一种ＣＣＤ测量光学系统设计实例及其像质评价结果．     

光电被动测距技术

光电被动测距技术主要有基于图像处理的测距法、基于角度测量的测距法、基于目标物体辐射特性和大气光谱传输特性模型的测距法以及记时法等。综述了国内外光电被动测距技术的原理、特点及应用领域。结果表明,被动测距在工业和军事应用领域具有重要的现实意义,诸如在完成各种工业或军事任务时的机器人视觉系统,基于运动分析的空间卫星跟踪系统,导弹火控系统,自动飞行器着陆与精确导航系统,军事侦察的航空或卫星照片的自动分析系统,战场的侦察系统等领域均有广泛的应用。     

连续照明时成像对比度与气象条件的关系

 通过同轴激光连续照明成像模型分析了大气后向散射对成像对比度的影响，得出了考虑散射因素时成像对比度的计算公式。基于不同气象条件下大气粒子散射特点，讨论了霾和雾两种不同天气时成像对比度随照明距离的变化规律，并与实验结果进行了对比，计算结果与实验吻合较好。     

Information verification and encryption based on phase retrieval with sparsity constraints and optical inference

A novel optical information verification and encryption method is proposed based on inference principle and phase retrieval with sparsity constraints. In this method, a target image is encrypted into two phase-only masks (POMs), which comprise sparse phase data used for verification. Both of the two POMs need to be authenticated before being applied for decrypting. The target image can be optically reconstructed when the two authenticated POMs are Fourier transformed and convolved by the correct decryption key, which is also generated in encryption process. No holographic scheme is involved in the proposed optical verification and encryption system and there is also no problem of information disclosure in the two authenticable POMs. Numerical simulation results demonstrate the validity and good performance of this new proposed method.     

远距离成像汽车平视显示光路结构设计

针对汽车AR-HUD显示虚像视距更远、虚像视场角更大的需求,采用自由曲面离轴反射光路结构,设计了一种焦距为-309 mm,虚像视距为7.5 m,虚像视场角为9.8°×5.5°的虚像显示光路。为保证驾驶员观察到的虚像的清晰度,结合人眼典型分辨角为1′,源图像显示模块采用分辨率为854×480 pixel的背投式DLP微投影系统。将人眼与虚像显示光路作为整体进行设计,使用Eyebox(孔径光阑偏移范围)模拟驾驶员眼睛活动范围,对于不同的孔径光阑位置,该光学系统的虚像面在奈奎斯特空间频率0.33 lp/mm处,中心视场MTF值大于0.6,全视场MTF值大于0.3。此外,使用蒙特卡罗方法对该系统取不同入瞳位置时进行了初步公差分析,系统90%的MTF值大于0.49,表明该系统容差能力较强。     

双视场柔性切换成像系统设计

针对光电系统视场切换问题,提出柔性切换方案,提高视场切换的速度与精度。根据某光电跟踪装置对光电成像系统小型化、轻型化的要求,设计了双视场一体化同轴、共像面光学系统,利用偏振片的起偏原理,将大小2个视场的光学系统分为俯仰偏振和偏航偏振2个光学通道,再利用液晶旋光（0,90两位置）效应和偏振片检偏原理,对俯仰偏振和偏航偏振2个光学通道进行分时选通（即柔性切换）。测试表明,2个光学通道的（柔性）切换时间只有几个毫秒,是机械式切换的1%左右。实验验证双视场柔性切换成像系统技术方案可行,能满足某光电跟踪系统的要求。     

基于MAX9259/MAX9260的CameraLink图像数据光纤传输技术

为了提高光电经纬仪上图像传输系统的性能,建立了光纤传输系统,本文针对传统Camera Link光纤传输系统方案中FPGA开发繁琐的问题,结合Camera Link接口协议和串行/解串行技术,设计了一种新的base型Camera Link的光纤传输系统,该系统采用Ser Des芯片组MAX9259/MAX9260代替编解码芯片,实现数据在Cameralink并行接口与光电转换模块串行接口之间的相互转化,并通过两种实验方案验证了系统的可行性。该方案省去传统方案中时分复用及异步FIFO缓存,降低了光纤传输系统的开发难度,并缩短了研发周期。实验结果表明:系统传输速率达到2. 5 Gb/s,具有传输稳定可靠,传输图像质量好,带宽高,抗电磁干扰能力强等特点,可满足多种像素时钟相机的需求。     

基于数字微镜阵列光调制的激光防护系统

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案, 利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏.详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计, 运用相移莫尔法进行了图像像素的调校.模拟实验结果显示, 该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径, 实现对光斑对应区域的微反射镜控制, 激光光强可衰减70%以上.     

某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计

基于旋转调频调制盘的定位原理,研究了某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计特点。该调制盘的设计具有调制盘的转动中心与光学系统的光轴不同心,连续线性反映目标的偏离量,以及以直角坐标方式给出目标的方位信息等特点。设计了该调制盘的外、内调制光路的调频图案。外、内调制光路上的图案分别刻饰有三条光路,它们各自对应着6个不同的频率区域。给出了该调制盘确定偏离信息的原理和频率的计算方法。该调制盘可以线性地给出偏离中心的误差信息。     

单水听器被动测距的脉冲周期最接近法

为了解决单水听器对运动目标的被动测距的问题,提出了一种基于最小二乘的脉冲周期最接近法。该方法适用于目标发射固定周期脉冲信号,推导了目标运动参数与单水听器接受信号脉冲周期的关系式,构建一个长方矩阵,在最小二乘意义下,计算目标最接近距离和速度。使用泰勒展开公式,分析了算法的误差特性。为单水听器被动测距提供了新方法。仿真结果表明了新方法的正确性。     

激光聚变领域高性能条纹相机研究现状与展望

条纹相机（包括X射线条纹相机和可见光光学条纹相机）是一种高时空分辨的诊断设备，在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验研究中具有非常重要的应用。介绍了当今国内外激光聚变领域获得广泛应用的两种主要类型条纹相机的技术性能以及各自的技术特点，它们分别采用了同轴电极双聚焦电子光学扫描变像管和双板电极电子光学扫描管。在技术指标方面，重点论述了条纹相机动态范围的判据，分析了激光聚变实验对条纹相机动态范围的需求，介绍了当今国际上高性能条纹相机动态范围指标的现状。文章也介绍了和条纹相机发展应用相关的几项重要技术进展，这些进展包括先进光时标、抗辐射加固记录系统和抑制相机背景噪声的阴极选通技术。     

数字图像注入式红外目标捕获跟踪训练仿真

介绍一种利用数字图像注入构建目标环境来完成目标捕获跟踪仿真训练任务的新方法,该方法通过模拟目标的理论航迹,实时接收并解算编码器输出值,同时与目标的运动方程做综合处理,计算出目标的位置信息,最后在背景中合成目标后按照红外图像的格式将数字图像注入到数字图像处理系统中。该方法可以在不开启红外相机的情况下,方便地完成手动及自动跟踪的训练任务,节约了训练成本,并已成功运用到某光电跟瞄设备的仿真训练系统中。     

主焦点式光学系统的光机结构设计与装调检测

针对应用在极轴式望远镜中的主焦点式光学系统,从主镜的支撑设计与分析、主镜的装调检测、校正镜组件的设计装调和系统的装调检测等方面进行了深入的研究.充分应用了有限元法分析主镜的支撑、定心仪检测光轴的同轴度、平行光管检测系统像质等,得出了主焦点式光学系统的一般装调检测方法.装调后的主镜面形检测结果均方根值达到0.042 8λ,校正镜组的光轴同轴误差达到12.4″.对系统的像质评价采用能量集中度法,成像在靶面上的星点80%能力集中度在24 μm×24 μm范围以内,达到设计指标要求,说明系统结构设计合理,装调检测方法可行.该方法和思路可推广至其他主焦点式光学系统的装调检测工作.     

同步辐射束流尺寸测量干涉仪的设计与仿真

基于同步光的干涉法,是一种非拦截高精度的束流截面测量手段。相比传统成像法,干涉法可以测量更小的束团尺寸、分辨率更好,较短测量波长下有望获得亚μm级的分辨率,因此在同步辐射光源中得到广泛应用。对合肥光源HLS II的原有同步光干涉装置,提出了将原有的干涉光路中第一面聚焦透镜换成RC结构聚焦反射镜,第二面单透镜换成双胶合透镜,以达到在不改变光路光轴情况下减小色散和几何像差,从而提高光路成像质量的目的。采用几何光路设计方法对成像质量进行评价,并进行物理光学仿真计算,得到测量系统的干涉条纹。仿真结果表明:光学系统成像的艾里斑半径减小约35%,点列图的均方根半径减小了约99%,波前差也减小了约75%,调制传递函数（MTF）的截止频率提高了约65%,采用聚焦反射镜代替原有的聚焦透镜可大幅提升光路成像质量。     

A catadioptric infrared dual band optically passive athermal optical system

The paper proposes a catadioptric infrared dual band optical system based on catadioptric configuration and optically passive athermal design method. The system shares primary mirror, secondary mirror and collimating lens group, and achieves abruption in longwave infrared and midwave infrared using a dichroic beam splitter. The influence of temperature on optical parameters, the design theory and design method are analyzed. A design example is presented. The detailed optimization design method and some considering factors in engineering design moment are discussed. The design results illustrate that the system can obtain good image quality in environment temperature of 10–40?°C, which could satisfy the design requirement. The actual test result not only satisfies the design requirement, but also validates the availability of the method in the paper.     

大变倍比中波红外变焦系统的小型化设计

基于中波红外320240制冷型探测器,采用机械正组补偿方式,引入衍射光学元件（DOE）,并采用折叠光路,实现大变倍比中波红外变焦光学系统的小型化设计。利用变焦原理和Zemax光学设计软件给出系统结构参数,并对设计结果进行像质评价,对凸轮曲线求解等。设计与分析结果表明:系统使用6片透镜在3.7 m~4.8 m波段实现了18 mm~360 mm连续变焦,满足100 %冷光阑匹配,在空间频率16 lp/mm处MTF值均大于0.5。该系统具有大变倍比、变焦轨迹平滑等特点,可应用于机载光电侦察设备中。     

CCD摄像机光学惯性稳像跟踪头

本文主要论述ＣＣＤ摄像机光学惯性稳像跟踪头稳像系统光路选择、方框原理图，以及主要技术参数分析和总体设计应注意的问题。光学惯性稳像跟踪头为通用组件，不仅可用于ＣＣＤ摄像机之前，还可用于照相机、电影机、摄像机、热像仪等仪器之前，有广阔的应用前景。