带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计

带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像,当摆镜在二维方向摆扫成像时,摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式,并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算,提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型,仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下,光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4,窗口极限挡光小于21.4%。     

基于MEMS陀螺仪及压电微摆镜的光机电联合稳像技术

针对光电平台抖动造成图像平移和旋转导致图像模糊的问题,研究了一种基于MEMS陀螺仪和压电微摆镜的光机电联合稳像实验系统,主要包括MEMS陀螺仪及控制器、压电微摆镜及控制系统和上位PC机后处理系统等。通过位于可见光摄像机上的MEMS陀螺仪及控制器的Kalman滤波获取当前帧相对参考帧的旋转角度,PC机同步采集摄像机的视频图像并计算出图像旋转量进行补偿;采用二维灰度投影法对图像二维偏移量进行估计,分离意向运动和随机抖动,得到抖动偏移量,控制成像光路中的压电陶瓷微摆镜进行光机补偿校正;进一步结合参考图像采用数字稳像方法进行第2次偏移量补偿,实现了对偏移量的大范围和高精度校正,得到清晰图像。实验表明:该系统对角度的稳像精度小于0.4°,对二维平移的补偿精度达到1个像素,图像帧频达到25 fps,可对存在平移和旋转的抖动图像进行有效的校正。     

面阵探测器连续扫描成像光学系统

研制了一套用于面阵探测器360连续扫描成像的红外光学系统。该光学系统包含了一个无光焦度的望远镜、一个方位补偿摆镜及一个二次成像物镜,采用了制冷型面阵红外探测器。引入了方位补偿摆镜,按二倍角关系朝相反方向摆动,解决了面阵探测器连续扫描中的成像拖尾与模糊问题。采用了像方扫描方式,使得摆镜通光尺寸由物方扫描的大约40 mm220 mm缩减至目前14 mm22 mm,摆镜质量减轻了95%以上,摆动频率可达100 Hz,使系统可在1 s内完成对360方位的扫描成像。系统结构简洁紧凑,共由八片透镜以及一片反射镜组成,像质接近衍射限。实验室测试结果表明:方位补偿摆镜固定时,对小圆靶成像有明显拖尾成长条状;而开启摆镜摆扫之后,小圆靶成像清晰无变形,成像效果接近凝视型。     

高频摆镜摆角的高精度测量

对应用于线列扫描成像系统的高频高精度摆镜性能测试系统进行了研究,重点解决了摆镜摆角的高精度测量问题,对影响测试精度的关键因素进行了分析,并提出了相应的工程解决方案。     

长线列红外探测器双模式成像装置中的摆镜控制系统设计

为了实现长线列红外探测器双模式成像装置的两种工作模式,需要在成像装置中增加摆镜控制系统,而高速扫描时的扫描线性度和静止时的位置稳定精度是本系统设计的关键因素。本文着重论述了摆镜控制系统的整体设计和指标要求,基于这些指标,提出了一种高线性和高稳定精度摆镜控制系统的实现方案。并利用Simulink进行了仿真,验证该方案切实可行。     

摆镜工作的像旋问题探讨

摆镜工作的像旋问题探讨孟军和（航天工业总公司８３５８所天津３００１９２）红外光学系统是红外成像制导系统的一个重要组成部分，由于探测器方面的原因，目前多采用光机扫描方式来实现成像的要求。红外光学系统中经常采用摆镜作为其扫描器，而摆镜的摆动多会产生像旋问...     

一种下一代激光雷达的设计与实现

研制了一种下一代小型化实时成像的激光雷达样机,这种新的激光雷达系统由激光二极管、准直镜、MEMS微扫描器、收集光学、带通滤波器、光电探测器和信号处理装置组成,其核心器件是基于MEMS的微扫描反射镜。详细分析了系统的结构和参数,结果表明:其距离分辨率为1cm,视场角为24°,谐振频率为1.5kHz。该下一代MEMS微扫描器激光雷达系统具有高精度、低成本、小体积和三维实时成像等优点。     

基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计

红外探测器的尺寸是制约光学系统大幅宽成像的重要因素,选择合适的光学系统结构和成像方式,则可以规避探测器的限制。文中提出了一种像方摆扫成像模式,基于成熟的常规尺寸红外面阵探测器,采用多帧图像拼接的方式,满足了光学系统的大幅宽成像要求。鉴于像方摆扫需要在平行光路中进行,在两反无焦系统的基础上,研究了三反无焦系统的设计方法,给出了初始结构的计算公式。光学系统总体上分为前置的无焦压缩系统、扫描摆镜、成像组。其中,扫描摆镜位于平行光路中的出瞳位置,采用视场分光的方式分别实现中波红外和长波红外成像,通过仿真分析,光学系统的冷反射得到有效抑制,MTF 接近衍射极限。     

傅里叶变换光谱仪动镜驱动控制技术

动镜驱动控制技术是傅里叶变换光谱仪的重要组成部分.本文从干涉成像光谱技术原理出发,介绍了迈克尔逊型傅里叶变换光谱仪动镜驱动技术的进展及其应用情况.提出了新型摆扫式干涉机构动镜驱动系统的方案.基于模糊PID控制策略,给出了此驱动系统的闭环控制实现方法.     

一维扫描型热成像系统扫描器的结构设计

扫描器是红外成像系统中非常复杂的一个重要组成部分，简要介绍了一种一维扫描器及扫描摆镜的设计过程，实验证明该设计可靠。同时展望了更有助于提高成像系统的分辨率新兴技术一微扫描。     

低空高分辨率激光雷达光学系统设计

针对“低慢小”目标光学成像识别能力差、复杂背景下信噪比低等问题，设计了一款低空高空间分辨率激光雷达光学系统。发射光学系统扫描器件采用MEMS反射镜，设计了专用扩束光学系统保证不同扫描角度发射激光的光束质量；接收光学系统采用物镜、数字微反射镜器件结合偏振器件，可同时实现激光回波接收与可见光成像，相较于采用单点探测器接收的激光接收系统，具有背景噪声低的优势。给出了光学系统的性能参数，利用光学设计软件设计了光学系统，该系统空间分辨率为0.5 mrad/pixel，扫描点阵列规模为200×200。模拟结果表明设计方法可行，计算其在大气中的探测距离可达到1000 m，背景噪声相较于单点探测器接收系统可降低约22162倍。     

军用激光雷达的发展趋势

以高技术战争应用为背景，论述未来军用激光雷达发展的主要趋势：不断探索新的雷达体制，包括激光相控阵雷达、目标成像识别激光雷达、动目标指示激光雷达、激光合成孔径雷达和非扫描激光成像雷达等；远程应用仍将是激光雷达研究工作的追求目标；向多传感器集成和多功能一体化发展；二极管泵浦的固体激光器及其泵浦的光参量振荡器将成为激光雷达的主流辐射源。     

基于距离分辨的激光雷达技术研究进展

激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨率回波探测及反射断层成像激光雷达的发展现状,总结和比较了国内外在理论算法、仿真分析、实验测试及实际应用等方面的进展,分析了二者的技术特点,展望了其发展前景。     

三维成像激光雷达的发展动态

本文简要介绍了DPSS三维成像激光雷达系统的典型代表LOCAAS和JIGSAW的主要技术及发展动态,并以MEMS激光雷达为例,通过对传统成像激光雷达的分析,介绍了下一代成像激光雷达的发展趋势及需要解决的关键技术.     

MEMS波长可调谐激光器及其进展

论述了MEMS波长可调谐激光器及其进展。介绍了几种不同类型的波长可调谐激光器,如基于表面微机械反射镜的MEMS可调谐激光器、基于深腐蚀圆形反射镜的MEMS可调谐激光器、基于闪耀光栅的MEMS可调谐激光器、基于阵列集成的MEMS可调谐DFB激光器和VCSEL基MEMS可调谐激光器。     

新体制成像激光雷达发展评述

概述成像激光雷达的军事应用前景及其对成像激光雷达的性能要求,重点论述几种新 体制成像激光雷达(包括基于光学相控阵的电扫描成像激光雷达、非扫描3D成像激光雷达和合成孔径成像激光雷达)研究工作的新进展。     

新体制成像激光雷达发展评述

概述成像激光雷达的军事应用前景及其对成像激光雷达的性能要求,重点论述几种新体制成像激光雷达(包括基于光学相控阵的电扫描成像激光雷达、非扫描3D成像激光雷达和合成孔径成像激光雷达)研究工作的新进展。     

光学相控阵技术发展概述

截至目前,光学相控阵技术已经发展了70多年,针对不同的应用方向,发展出了液晶、MEMS、光波导、相干合成等多种器件和技术方案,在激光雷达、空间光通信、高亮度激光产生、合成孔径探测等应用领域获得了初步应用。光学相控阵技术通过对光束阵列中单元光束相位的控制,从而实现阵列光束等相面的重构或精密调控,具有系统体积质量小、响应速度快、光束质量好等优点。首先介绍了光学相控阵的工作原理,然后从激光发射和远距离成像两方面对几种主流相控阵技术的发展现状、应用方向及发展趋势进行了综述,最后给出了笔者的一些思考与建议。     

利用奇异值特征的激光成像雷达目标识别

随着激光技术的发展,激光成像雷达在现代战争复杂战场环境中逐渐获得了广泛的应用,目前激光成像雷达目标识别技术已成为国内外研究的热点.基于激光成像雷达的距离像,以地面军事目标为识别对象,提出了针对奇异值特征的激光成像雷达目标识别算法.利用奇异值特征表征图像具有良好的稳定性,通过分析识别率与奇异值特征数目的关系,从激光成像雷...     

Digital Receiver for Laser Imaging Rader

With the extension of the application domains for laser imaging radar, it is necessary to find a new technical way to obtain high technical performance and adaptive ability. In this paper, A new concept of digital receiver of laser imaging radar system is presented. This digital receiver is defined as a time varying parameter receiver which possesses large dynamics region and time domain filter. The receiver's mode, component structure as well as every function of its processing are described. The results and laboratorial data show the feasibility of digital reception. Also, it can exploit the inherent nature of laser imaging radar to obtain high probability of detection.