红外圆锥扫描光学系统成像特性的三维分析

红外光学系统是红外空空导弹的重要有机部分,其成像特性对导引头的性能具有极其重要的作用.本文对圆锥扫描光学系统的成像特性进行详细研究,首次利用转换矩阵的方法,推导出目标以及光学系统结构对像平面位置和像点扫描轨迹的影响关系,从理论上完善了圆锥扫描光学系统的原理,最后进行了相应的仿真实验论证.对比仿真结果与真实实物实验,表明该理论比较真实地反映了目标像点的扫描过程.本文对红外导引系统的分析与随后的信号处理具有现实意义.     

圆锥扫描光学系统成像特性的三维分析

本文对圆锥扫描光学系统的成像特性进行了研究,推导出了目标以及光学系统结构对像平面位置和像点轨迹的影响关系,其结果对红外导引系统的分析与设计具有现实意义.     

圆锥扫描光学系统成像特性研究

圆锥扫描光学系统与 \     

红外圆锥扫描系统的研究

本文从灵敏度、捕获特性和跟踪特性等几个方面讨论了红外圆锥扫描系统。由于瞬时视场小和调制盘相对静止,圆锥扫描方式在灵敏度方面有其优点。由于在捕获系统中采用了双通道分鉴式计数型积累检测的方法,使圆锥扫描方式中存在的频谱分散、脉冲宽度、间隔不确定等矛盾在一定程度上得到缓和。采用“二次增益控制”电路改善了圆锥扫描方式的角误差特性的线性段。最后讨论了这种调制方式的一些应用。     

中波红外双视场光学系统的设计

设计了一款用于较大规模制冷型面阵焦平面探测器的双视场红外光学系统。该光学系统采用二次成像的光学结构形式与切换式的视场变倍方式,实现了大倍率、小体积用于红外前视（FLIR）的光学系统设计;通过仿真,在系统的合理位置设立非均匀性校正单元与视场光阑,以提高系统的抗干扰性;微扫组件的引入,提高了系统的空间分辨率。     

圆锥扫描体制红外点源寻的器仿真

本文主要针对采用圆锥扫描体制的红外点源寻的器－美国地空导弹“Ｓｇｉｎｇｅｒ”寻的器进行了细胞研究，通过对其制导机理和信号模式的分析，建立相关的仿真数学模型，用软件方式在计算机上进行了仿真，并且对仿真结果进行初步探讨。     

圆锥扫描机制下的红外图像帧重建仿真研究

重点研究了圆锥扫描机制下,红外图像帧重建的仿真实现.在简要介绍圆锥扫描机制下基于变行频采样机理和红外图像完整重建技术的基础上,进行了大量的重建图像仿真研究.作为示例,文中列出第1、3、5、7、9场的扫描数据图像及其相应的场重建图像.从图像仿真结果可以看出这种技术能够完成红外图像的重建,重建的红外图像具有较高的分辨率,能够充分利用红外器件获得的扫描数据和相应的空间信息.     

中波红外光学系统被动无热化设计及测试

温度变化对红外光学系统的成像质量有很大影响.根据中波红外光学系统工作环境要求,分析了导致光学系统成像质量下降的主要因素.推导出同时消热差和消色差的材料组合公式,采用结构件为铝,光学材料为AMTIR-1和Ge组合消热差,设计了光学被动无热化中波红外光学系统,在-40～60℃温度范围内系统成像质量达到衍射极限,离焦量在一倍焦深以内.为实际考核集成了探测器后中波红外系统的无热效果,建立了无热化光学系统测试平台,对高温箱内的中波红外系统进行测试,采集探测器输出的数字图像,在3×3像素窗口内计算单像素的能量集中度,60℃时的单像素能量集中度下降到20℃的89.3%,测试结果表明:系统具有很好的成像质量和无热效果.     

光学补偿中波红外变焦光学系统设计

针对320×240凝视焦平面阵列探测器,设计了一个变倍比为12x的中波光学补偿连续变焦光学系统.该系统由7片透镜和两个反射镜构成,可实现26.7mm/80mm/160mm/320mm四档变焦,工作波段为3.7～4.8μm,满足100%冷光阑效率.设计结果表明,该系统具有结构简单、透过率高、体积小、像质高等优点.     

一种紧凑型大相对孔径红外光学系统的设计

介绍了一种结构紧凑、F数较低的红外光学系统,系统选用制冷型面阵红外中波探测器.采用纯透射式的Telephoto Lens为初始结构,在满足结构紧凑的条件下实现了F数为1.5,提高了系统的信噪比.系统在3～5 μm波段、视场为4°的条件下成像质量良好,达到了设计要求.     

一种圆锥扫描式红外地球敏感器噪声测试方法

详细分析了圆锥扫描式红外地球敏感器的噪声指标要求和噪声来源组成,设计了一整套针对圆锥扫描式红外地球敏感器的噪声测试方法。经实践验证,该噪声测试方法正确、有效。     

45倍中波红外连续变焦光学系统

红外连续变焦光学系统具有很多优势,介绍了一种可以实现高变焦比的设计方法.据此设计了一个系统,其由八片透镜组成,工作波段为3.7~4.8μm,可实现10~450 mm连续变焦.系统在全焦距范围内奈奎斯特频率处的MTF值均大于0.3,系统F数为4,且满足冷光阑效率100%的要求.     

一种轴向变倍四视场中波红外光学系统

设计了一款长焦距大变倍比轴向变倍四视场中波红外光学系统.该光学系统由前固定组、变倍调焦组、中间补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成.光学系统采用光学补偿叠加机械补偿方式克服单一光学补偿或机械补偿变焦方式无法同时满足光学系统长焦距、大变倍比、光学系统小型化、光学系统宽温度范围(-40℃~70℃)温度补偿等问题,实现了兼具长焦距和大变倍比的轴向变倍四视场中波红外光学系统.设计结果表明该光学系统像质良好,满足热象仪整机使用要求.     

五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可以实现大口径平面镜低阶像差的高精度检测,是指导大口径平面镜光学加工过程的一种有效途径。为使大口径平面镜检测系统中的五棱镜扫描技术更加完善,通过理论分析和计算模拟,对五棱镜检测系统中的主要误差源,包括五棱镜制造误差、温度梯度的影响、元件位置误差、光束定位误差、自准直仪测量误差等进行研究,形成了比较完善的误差分析的数理结果。计算结果表明,在当前实验室技术条件下,五棱镜扫描检测系统在单个测量点处的测量不确定度达到230 nrad,其中影响五棱镜检测系统测量精度的主要因素为自准直仪的测量精度与温度的影响。研究结果给出了工程实际中提高五棱镜扫描系统检测精度与减小测量误差的注意事项,并可用于指导系统设计时的误差分析及精度分配。     

多光路激光成像扫描光学系统分析

介绍了多光路激光成像扫描光学系统装置和结构,分析了扫描光学系统的光束变换以及根据成像扫描光学系统分别作出了输出的束腰宽度与光学系统中透镜位置、成像线宽与光学系统中透镜位置的变化规律图.对扫描光学系统的参数进行了优化选择,给出了对激光照排机的成像扫描光学系统进行优化后的成像结果.     

一种用于空中目标定位的二维扫描系统设计

针对空中运动目标的位姿估计,提出了一种二维 扫描光场解决方案。两套结构独立、功能相同的单 轴线扫描子系统垂直放置构成发射系统,实现X 方向和Y 方向的扫描;运动目标接收到扫描 信号后可直接 获取自身在发射系统坐标中的相对位姿,具有信号处理过程简单、通讯量少等优点。设计实 例结果表明: 单轴扫描子系统的线激光均匀性大于90%,能量利用率高于70%,边缘畸变值小于0.5%;两套单轴扫描系 统组合可建立±20°的矩形扫描光场 ;系统整体能量利用率高,稳定性好,具有一定的实用性。     

三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统设计

杂散光的产生会降低图像对比度与信噪比,影响扫描测量结果准确性,基于此,提出三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统.通过三维激光扫描系统原理与工作流程,分析杂散光点源透射比、双向散射分布函数与基本传输方程,建立6种杂散光传输路径模式;利用小数定标规范方法对三维激光数据做规范化处理,确定神经网络模型,将最速下降BP算法作...     

基于嵌入式系统的激光扫描检测系统

为了提高回转体零件的加工和检测精度,将光电检测技术与电子计算机技术相结合,设计并研制了一种基于嵌入式系统的激光扫描检测系统,给出了设计原理和软硬件设计方法,并利用该系统对轴径不同的六组标准工件进行测量.实验表明,该系统的平均测量误差为0.00283mm,满足设计指标要求的3μm,能够极大提高回转体零件的尺寸测量精度,具有较好的应用价值.     

中波/长波双色多视场光学系统设计

设计了一种基于中/长波双色焦平面阵列探测器的红外多视场变焦距光学系统,通过在窄视场光路中插入不同镜组的方式实现宽、中、窄视场的转换,并利用谐衍射原理和非球面设计进行像差平衡,其工作波长范围为中波3～5 μm、长波7.7～9.5 μm,F数为3,变倍比达到18:1.设计结果表明,在中长波双色工作模式下,中长波各个视场的MTF均接近衍射极限、中波红外70％的能量分布在一个探测器像元内、长波红外60％的能量分布在一个探测器像元内、温度适应性好.该双色多视场光学系统在军民用光电探测领域有重要作用和广阔的市场前景.