大焦深成像系统的特性研究

如何增大非相干光学成像系统的焦深已成为一项有意义的研究主题，为了增大焦深，通常的做法是缩小相对孔径，但这种做法会降低光学系统的光通量、调制传递函数（MTF）及分辨率，而大焦深成像系统通过在光学系统光路中加入一特殊设计的非球面掩摸板，并用图像处理技术对相位掩模板编码后的图像进行解码得到清晰图像，保证了光学系统在维持原有相对孔径的同时扩大其焦深范围，使光学系统在离焦范围内有好的图像质量，从光学图和系统的MTF两个方面对大焦深成像系统的特性进行了分离，并对结果进行了讨论。     

变焦光学系统的景/焦深延拓及其分析

变焦光学系统在连续变焦过程中,由于变焦曲线的计算和加工精度,导致实际像面离焦,成像质量下降。变焦系统的特点是长焦距对应窄视场,短焦距对应宽视场。将波前编码技术应用于变焦系统,在系统的光瞳面设置相位掩模,则扩展了原系统的焦深和景深,使调制传递函数对离焦不敏感,同时提高短焦距宽视场的边缘成像质量。文章对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比,随后讨论了掩模板的相位因子对系统的景深、焦深延拓以及对像质的稳定作用。仿真显示:变焦波前编码光学系统对离焦不敏感,可以很好地扩大系统的焦深和景深、稳定边缘视场的像质,具有很高的实用价值。     

大焦深成像系统仿真实验研究

如何增大非相干光学成像系统的焦深是应用光学研究领域的热点问题.本文对采用高次非球面光学掩模板与图像处理相结合增大成像光学系统焦深的新方法进行了深入分析,建立了大焦深成像系统仿真实验模型,并进行了大焦深成像系统仿真实验.实验结果证明了该方法在维持原相对孔径的同时使光学系统在较大的离焦范围内有好的成像质量.实际应用中还要综合考虑模板参量、信噪比等关键因素.     

波前编码成像系统景深延拓扩展率的研究

研究三次相位板的波前编码光学系统,发现在一定的条件下系统调制传递函数(MTF)对波前编码系统的离焦不敏感,才能得到波前编码系统的景深.对比传统光学系统的景深,得到波前编码系统的景深延拓扩展率的表达式.分析空间频率取值范围和三次相位板系数α,发现当a=20π时,波前编码系统可以将传统光学系统的景深扩大60倍以上.     

扩大景深的波前编码成像系统特性分析

从空域和频域两个方面利用新的数学工具对扩大景深的波前编码成像系统的一些重要特性进行了阐释和分析。空域中,主要利用维格纳分布函数的正则投影来分析系统的点扩展函数对离焦像差的变化不敏感特性;频域中,则利用考纽螺线的图解方法来分析系统的光学传递函数对离焦像差的变化不敏感特性。简单讨论了波前编码成像技术所涉及的数字图像处理方法,并且用数值仿真实验验证了波前编码成像系统的这些优越特性。     

温度环境下空间遥感光学系统成像质量的检测

在离轴三反射系统热光学理论分析的基础上,利用热光学实验测试了光学系统在不同热环境下的成像质量。将实测温度代入有限元模型,计算表征镜面变形的Zernike系数。将Zernike系数输入光学设计软件,复算光学系统的理论成像质量,并与测试结果进行对比分析。结果显示,理论复算值与实验实测值相吻合,证明了理论分析的正确性。试验检测表明,系统在Nquist频率下,18℃时的静态传递函数为0．247;14～21℃时的静态传递函数为0．221～0．254,满足系统成像质量要求。     

波前编码系统的点扩散函数稳相法分析

本文利用稳相法从本质上分析了三次相位波前编码系统的点扩散函数特性.通过分析三次相位板任意位置掩膜带和点扩散函数的关系,指出点扩散函数和稳相点的关系:两个稳相点引起点扩散函数的振荡,一个稳相点则只会造成点扩散函数的平稳变化.相位掩膜带或相位掩膜对的对称结构是同一区域内存在两个稳相点的必要条件,对称结构的不同位置对应于点扩散函数的不同部分.这种对应关系同时解释了对焦点扩散函数只存在振荡,而离焦点扩散函数却还存在平缓变化区域的本质原因,这是由离焦时光学对称轴和几何对称轴不重合引起的.本文建立了点扩散函数和对称相位掩膜对之间的对应关系,可以有效地指导相位掩膜的加工和检验.     

采样窗口对光学系统MTF测量影响的研究

对光学系统MTF测试中采样窗口对其测量影响进行了研究。在对标准镜头MTF测试时,采用离散傅里叶变换计算,线扩散函数扫描方向长度为所选针孔像线扩散函数半高宽的5倍左右时,MTF测试结果与设计值差异极值为0．011;采用快速傅里叶变换计算,线扩散函数扫描方向长度为所选针孔像线扩散函数半高宽的5倍左右时,同时采样点数要满足2^N,测试结果与设计值差异极值为0．010。为了证明此结论的普适性,按所提的采样窗口选取原则,对大像差镜头轴上和轴外的MTF进行了试验,并将测试结果与OPTIKOS的测试结果进行对比,最大极差为0．013。试验结果表明,此结论能够为光学系统MTF测试时采样窗口选择提供依据。     

泛卡塞格林光学系统的色差研究

泛卡塞格林光学系统结构简单、像质优良,广泛应用于空间光学领域中。从对研制完成的谱段位于500～800nm的泛卡塞格林光学镜头的调制传递函数(MTF)的测量结果出发,结合泛卡塞格林光学系统的结构特点,分析表明光学设计的色差来源于其高次施密特非球面镜,提出了一种利用非球面镜的最小色差条件来改进光学系统的新方法。通过三级像差理论,分析了施密特非球面镜的面形方程,计算出最小色差条件及相应的中性带高度,进行光学设计的优化改进,取得了良好的效果。结果表明,改进后光学系统的色差由原来的31.4μm减少为4.25μm,且光学系统的MTF值达到0.6以上(40lp/mm),像质优良。该方法为类似光学系统的设计提供了一定的参考价值。     

基于调制传递函数的光学低通滤波器评价模型与实验研究

为了量化评价光学低通滤波器(optical low pass filter,OLPF),利用调制传递函数(modulation transfer function, MTF)建立了一个包含OLPF的二维数字光学成像系统模型,并以此模型为基础构建了OLPF的评价函数.应用该评价函数,计算三种典型OLPF的滤波特性,计算结果表明随着理想光学系统空间截止频率的增大,三种OLPF的滤波性能均有先微弱增强,后迅速减弱的趋势;当光学系统F数大于44时,采用嵌入“两层四点”式OLPF的数字成像系统的低通 关键词： 光学低通滤波器 调制传递函数 评价函数 空间频率     

超分辨技术在光盘中的应用研究

超分辨技术是一种无需用减小波长或增大数值孔径的方法减小记录点尺寸而能读出超过衍射极限信号从而有效增加存储密度的一种方法，超分辨可以通过调整光学系统或者调整光盘的结构来实现，在超分辨光盘中，超分辨是基于掩膜的光学性质随入射激光强度的非线性变化而实现的，在磁光盘中第一次引入超分辨技术后，超分辨技术的应用有了很大发展，在目前是提高光盘存储密度的有效方法，在各类光盘中都有良好的应用，近场超分辨技术的出现使相变光盘的超高密度记录和读出成为可能，文章综述了超分辨光盘的发展现状和发展方向。     

光学系统时间传递函数的研究

随着瞬态光学的快速发展,光学系统的时间特性越来越引起人们的关注,时间特性评价方法也随之发展起来.时间光学传递函数作为评价光学系统时间特性最确切、最全面的一种方法,是时间特性评价方法的发展方向.本文重点论述了时间传递函数的理论依据、色权因子的选择、复色光时间线扩散函数的技术处理、时间传递函数的计算方法及其软件计算实例.     

新型光示波管的研究

本文描还了我们研制的一种新型光示波管的设计特点及测试结果.这种光示波管配以适当的控制电路和读出系统所组成的光示波器,能直接测量光脉冲,并能测量电脉冲;既可测量单次脉冲,又可测量重复脉冲;测量重复脉冲时,测量范围可达0～数GHz(10⁹Hz)的任意频率的重复脉冲.这种新型光示波管的光谱响应范围宽,实测时间分辨率达5ps,工作于椭圆扫描方式.它抛弃了以往光示波管所采用的取样狭缝,而是采用脉冲提取电极,通过调节控制电路使其工作于特殊的同步方式,从而克服了取样光示波器测量时间长、重复性不好等缺点.最后给出了静态椭圆扫描图象和动态时间分辨率的测试结果.     

一种用于CCD摄象机的新型象变形光学系统

本文简要介绍了在以CCD作为接收器件的医用X光电视系统中光学部件的设计及变形成象情况。     

大望远镜系统衍射极限倍数的确定

利用大气湍流的光学相关函数确定湍流光学相关时间，并在此时间内通过成像系统的光学传递函数修正大气湍流效应后定标大望远镜(500mm口径，500m焦距)系统衍射极限倍数。     

一种新的大容量的二维光正交码

构造了一种扩展的双曲线性同余码(EHLC)并分析了其码字性能.用该码作为时间扩频伪随机序列和以素数码(PC)作为波长跳频伪随机序列,再构成一种新的二维光正交码EHLC/PC.然后分析了EHLC/PC码字的性能,并与EQC/PC作了比较.相比之下,前者的互相关性能略有下降,但码字容量大大增加.因此,EHLC/PC适合于用户数较多的OCDMA系统.     

一种新型光纤高温传感器

本文介绍了一种新型光纤高温传感器。它具有响应速度快、精度高、稳定性好等特点。     

普通显微镜改装成相衬显微镜的一种新方法

本文提出了一种新的相衬显微镜的光路系统,这种系统非常适用于将普通显微镜改装成相衬显微镜。首先,叙述了相衬法的基本原理;接着提出了一种将相衬板置于物镜前方的相衬显微镜系统,并运用傅里叶光学证明了在非柯勒照明条件下在物镜前方确实存在物体的频谱面。这种相衬显微镜系统对于将普通显微镜改装成相衬显微镜来说,不仅简单实用,而且杂散光小,有利于提高灵敏度。     

30cm大屏幕高分辨率X光电视光学系统研究

本研究发表了30cm大屏幕高分辨率电视光学系统所采用的参数、系统设计、结构特点和所能达到的性能指标。该系统已通过广研制并投入批量生产。