N—1型鼓轮式高速摄影机设计

N—1型鼓轮式高速摄影机是根据科学院力学所研制的脉冲He—Ne激光光源配套使用要求而设计的。摄影机采用鼓轮内表面装片形式,用35mm底片;鼓轮外径为500mm用等强度原理设计;鼓轮由电机直接带动,用光电测速,画幅尺寸为8×22mm~2时摄影频率可达4000幅/秒;摄影物镜与DF照相镜物镜通用,可换用f’=58mm,105mm,135mm;取景放大镜为5×;装卸底片用特殊设计的装片门及可拆卸暗袋。     

双反射镜补偿式摄影机光学补偿问题及传递函数研究

本文用矢量反射定律的方法详细讨论了光电所双反射镜补偿式摄影机的光学补偿问题。讨论了该摄影机中双反射镜补偿目的残余像移和离焦,其中结合光电所研制的这类摄影机,讨论了该摄影机通光特性及实际有效曝光角,在此基础上,研究了用椭园形拟合瞬时通光光孔和数值计的方法,近似分析计算该摄影机的传递函数和摄影分辨率的问题,     

高速摄影中胶片用量的计算、安装与测定

如同确定高速摄影其它重要的参数一样,确定胶片用量也是高速摄影工作所必须掌握的基本技术之一。在高速电影摄影中确定胶片用量的准确与否,对经济而有效地使用胶片和准确控制摄影时间有着密切的利弊关系。 众所周知,胶片以高速连续运行的高速电影摄影机是常见的,应用最为广泛的一种高速摄影机。这类摄影机依其采用不同的光学补偿方式分别有棱镜补偿、反射镜补偿、透镜补偿等多种型式,但不论何种型式,其共同一个特点是一次装片,一次拍摄完毕。     

长时间非电强光源

E—10高速电影摄影机最大胶片拍摄长度为120米,最高拍摄频率为40000幅/秒。在高频段内曝光时间为微秒级,对于不发光的高速过程,或者虽然发光,但并强烈的高速过程,如没有极强的光源,很难得到满意的拍摄效果。     

“微环”装置中的单极弧研究

在小型的托卡马克“微环”装置上,我们使用由内窥镜—纤维光导—高速分幅摄影机及单色仪—光电记录组成的时空分辨的实时观测系统,研究了暴露在等离子体中的表面探头上一次及多次的单极弧。观察到弧斑沿弧迹的产生经过及其眺跃运动。观察到一个弧斑的弧电流约为30—170安培,单个弧斑的发光持续时间是几微秒到儿十微秒;在表面上移动的速度是20—400米/秒;由一次单极弧形成一条弧迹的时间是几十到几百微秒。在材料和方位不同的探头上得到各种分叉形状的弧迹。研究了弧和主放电之间的一些关系。     

一种多功能的等待型高速摄影机

DJ Z等待型转镜式高速摄影机主要用于研究起点在时间上很不稳定的现象以及某些从仪器方面不可能控制的快速过程,但也可用于仪器控制目标的快速过程。 该仪器是由DJ Z—10S高速扫描摄影机和DJ Z—150F高速分幅摄影机两部份组成的。它可用于直接进行高速扫描摄影或高速分幅摄影。它具有等待和同步两种控制功能,既可作等待型用,又可作同步型用。它备有附加物镜装置可与阴影(纹影)仪或干涉仪配合进行高速阴影摄影或高速干涉摄影。它附有转向装置可使目标的运动方向变换任意角度,以便于摄影底片记录。     

转镜式超高速成像技术进展（特邀）

转镜式超高速成像摄影机具有大画幅、大画幅数、高空间分辨率、宽光谱波段,以及摄影频率宽广和使用可靠方便的优势,在微秒级成像领域具有重要应用,至今依然没有任何一种电子类摄影机在画幅数、摄影速度、空间分辨率和动态范围诸方面能和转镜式摄影机相匹敌。本文论述了转镜式超高速摄影技术在其信息论的拓扑、转镜动力学的探索、转镜摄影机现代设计理论和“皇冠上的珍珠”等待型分幅扫描同时成像系统研究诸方面的进展,期望能诠释中国何以能成为转镜式超高速摄影技术的强国。     

LBS—2000型高速电影摄影机

LBS—2000型高速摄影机是一种光学棱镜补偿摄影机,外形见图一。它的摄影频率范围较宽,最高摄影频率为2000幅/秒;使用35mm电影胶片;摄影机的成象质量较高,相对孔径较大,能拍摄非自发光的高速运动目标。摄影机结构简单,操作方便,可以广泛地应用于科研、国防和工农业生产等方面。     

平面光路在等待式转镜高速摄影机中实现同时分幅扫描

根据胶片图象形式的不同,转镜相机可分为两类,即扫描摄影机和分幅摄影机,由于它们各有利蔽,因此,最好的方法是能用一台摄影机,同时得到现象的扫描(侧重时间信息)和分幅(侧重空间信息)图象。国内尚没有开展此方面的工作,国际上有美国330A型相机,但它是采用空间光路,三面体铍转镜及整体充氮技术,这就给技术、工艺带来许多困难。本文根据我国的具体情况,提出了一种新颖形式来实现同时分幅、扫描,它包括以下内容:     

大口径碳化硅反射镜高效磨削实时补偿技术

碳化硅陶瓷作为光学材料已在空间相机反射镜中得到了广泛应用,而在碳化硅反射镜磨削加工过程中,砂轮会产生径向磨损,导致砂轮的形状精度发生较大变化,这将直接影响碳化硅反射镜的加工精度和加工周期。为保证磨削质量,需要对砂轮磨削产生的误差进行补偿。通过工艺试验,获得不同加工参数和加工时间下的误差补偿值,再利用五轴联动数控机床并结合UG(NX)软件快速建立母线误差曲线的补偿模型,从而实现整个磨削过程中的磨削误差实时补偿。针对Φ1.6m口径碳化硅同轴非球面反射镜,经过磨削补偿加工后的反射镜面型误差PV为27.4μm,RMS为5.5μm,实现了轻质碳化硅光学元件的安全、高效、高精度磨削加工。     

快速反射镜在像移补偿中的应用

本文提出了一种基于快速反射镜的像移补偿方法用于解决航空成像中的像移问题。首先通过计算航空相机在曝光时间内的像移速度证明了像移补偿的必要性;针对快速反射镜存在伺服模型不确定性的问题,设计了模型参考自适应控制器;最后通过实验验证了该算法的性能,结果显示:采用本算法后,快速反射镜的阶跃响应稳定时间降低了50%以上,在振动情况下快速反射镜的稳定精度都可以达到10μrad,精度比传统控制方案提升10倍以上。最终的像移补偿成像实验成功验证了基于快速反射镜的像移补偿方案有较高的工程应用价值。     

ZDF—180型转镜式等待分幅高速摄影机及其应用

本文叙述了ZDF—180型转镜式等待分幅高速摄影机的主要性能、特色及其应用。 采用三角形转镜实现等待,拍摄频率1～18O万幅/秒。画面12×20毫米~2。画幅110个。对底片相对孔径1/18.35。动志分辨率20线对/毫米。有三种可更换的主物镜和短焦距、大视场物镜可供选择。配有电磁、快开和快关三种快门,其中快开快门设计独特,开启时间约40±2微秒,增加了有效画幅。备有配套光源,无论室内外、自发光或非自发光目标均可使用。     

XGS—12型高速电影摄影机

XGS-12型摄影机是西安光机所新近推出的又一种16mm棱镜补偿式高速电影摄影机,其画幅尺寸为7.5×10.4mm~2时的最高拍摄频率为11000fps。该机性能优异,附件齐全,本文对该机将从光学系统摄影机和电控制系统三个部分加以介绍。     

利用调整技术补偿离轴抛物面反射镜面形误差

为了提高光学系统的成像质量,对离轴抛物面反射镜的面形准确度要求越来越高,这大大增加了反射镜的加工难度.本文基于波像差理论,分析了在离轴抛物面反射镜中调整量引入的波像差,提出通过适当调整离轴抛物面反射镜的位置补偿反射镜的面形误差,可以降低离轴反射镜的加工难度、缩短其加工周期、减少加工成本.并借助于ZEMAX软件对一块面形准确度低于λ/40RMS(λ=632.8nm)离轴抛物面反射镜进行仿真实验,根据理论计算的调整量调整反射镜的位置,得到了补偿后的离轴抛物面反射镜的面形误差小于λ/60RMS,仿真结果表明在离轴抛物面反射镜中引入适当的调整量可以有效地补偿反射镜的面形误差.     

建立X光间接摄影机结象面数学模型的方法

<正> 在X光间接摄影机中采用了反射镜式光学系统(如图所示)。由于该系统的视场、孔径比很大,因此由反射镜产生的较大场曲就无法消除。为了既不使系统复杂化而又能获得较好的象质,可以把结象面做成与场曲相同的非球面状,并使胶片贴紧该曲面拍摄成象。为了对压片模的加工精度进行有效的控制,需要建立该非球面结象面面型的数学模型。这是较长时间未能解决的问题。最近,我们用“正交多项式”     

利用调整技术补偿离轴抛物面反射镜面形误差

为了提高光学系统的成像质量,对离轴抛物面反射镜的面形准确度要求越来越高,这大大增加了反射镜的加工难度.本文基于波像差理论,分析了在离轴抛物面反射镜中调整量引入的波像差,提出通过适当调整离轴抛物面反射镜的位置补偿反射镜的面形误差,可以降低离轴反射镜的加工难度、缩短其加工周期、减少加工成本.并借助于ZEMAX软件对一块面形准确度低于λ/40 RMS (λ=632.8 nm)离轴抛物面反射镜进行仿真实验,根据理论计算的调整量调整反射镜的位置,得到了补偿后的离轴抛物面反射镜的面形误差小于λ/60 RMS,仿真结果表明在离轴抛物面反射镜中引入适当的调整量可以有效地补偿反射镜的面形误差.     

红外扫描金属四方棱镜的制造

<正> 一、引言为使机载或星载的红外(或多波段)摄影机增大视场和适应使用条件,目前多采用金属反射镜或反射棱镜来实现光学扫描。由于金属和光学玻璃在性能上有很大差异,这就给反射镜的制造提出了许多特殊的问题。通过实践,我们初步掌握了制造金属四方棱镜的方法,该棱镜在飞行试验中性能良好。二、四方棱镜的设计四方棱镜是光学系统中的一个元件,它的质量好坏直接影响相机能否满足使用要求,同     

径向预紧力对反射镜重力变形的补偿作用

针对精密反射镜的重力变形,提出了一种基于径向预紧力的变形补偿方法。以高数值孔径(NA)投影光刻物镜中的反射镜为研究对象,建立了反射镜的受力模型,定性分析了径向预紧力对反射镜重力变形的影响规律。利用有限元分析方法得到了在不同径向预紧力作用下反射镜的面形变化,通过数据拟合分析了径向预紧力与面形误差及其泽尼克系数之间的关系。分析结果表明:径向预紧力主要影响反射镜面形的球差项和三叶像差项;随着径向预紧力的增大,补偿后的面形误差呈现先减小后增大的趋势,当径向预紧力约为25 N时,由于重力导致的面形误差由2.009 nm减小为0.462 nm,补偿结果最优。通过实验测量了重力和预紧力作用下反射镜的面形误差,当径向预紧力为25 N时重力导致的反射镜面形误差减小了0.988 nm,从而验证了分析过程和补偿方法的正确性。     

高速纹影摄影在分隔式柴油机工作过程研究中的应用

本文报导了作者用高速彩色纹影摄影技术研究分隔式柴油机燃烧室内空气运动、混合气形成和燃烧过程的工作。全文分以下几个主要部分: 1、主要试验装置介绍 试验工作在一台经改装的S195型柴油机上进行。选用了640型彩色纹影仪,其主反射镜通光口径为150mm。摄影机为NACE-10型16mm旋转棱镜补偿式高速摄影机,数据分析在NAC—160B胶片运动分析仪上进行。     

非球面碳化硅反射镜的加工与检测

为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明：各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）为0.016λ(λ=0.6328μm）,表面粗糙度（RMS值）为0.85nm。