多光谱光学系统光学平行性的调校和检验方法探讨

本文主要探讨多光谱光学系统光轴平行性的调校和检验方法,分别提出用 大口径平行光管调校和检测多光谱光学系统光轴平行性的方案和用小口径平行光管 调校和检验多光谱光学系统光轴平行性的方案以及红外、白光系统光轴平行性的调 校和检验的方案。     

用五棱镜法调校平行光管原理的探讨

对五棱镜用于调校平行光管方法的原理进行了深入探讨，对用五棱镜调校平行光管方法中五棱镜作用与一小孔光阑相当的续集提出质疑，并分析用五棱镜调校平行光管的方法的原理与消视差法相同，使用五棱镜是因其成象特性。     

用五棱镜法调校平行光管原理的探讨

对五棱镜用于调校平行光管方法的原理进行了深入探讨,对用五棱镜调校平行光管方法中五棱镜作用与一小孔光阑相当的结论提出质疑,并分析用五棱镜调校平行光管的方法的原理与消视差法相同,使用五棱镜是因其成象特性。     

适应大温差变化的多光轴一致性测试系统

为满足在野外大温差环境下能够检测光电设备的光轴平行性,基于卡塞格林平行光管结构,设计研究了一种能够在-40℃~+55℃环境温度下稳定工作的多光轴一致性检测系统。系统考虑到宽光谱的检测需求,可以满足0.4μm~12μm的光谱覆盖范围。基于对系统温度稳定性的考虑,对系统的主体工作结构进行无热化设计,并利用不同机械材料匹配的方式对平行光管进行补偿,保证在不同温度情况下系统光束出射平行度偏差始终小于4"。实验结果表明系统具有良好的温度稳定性。     

基于棱镜的多光轴平行性检测研究

反射棱镜是光学仪器中的一种重要光学元件,起着正像、折转光轴、缩小仪器尺寸等作用。反射棱镜的作用是使光轴变成折线,可以在空间折转,所以应有空间概念,从空间角度来研究物体及其像的共轭关系。本文应用动态光学【1】理论,从理论上分析了棱镜的特点,即对于平面非屋脊棱镜,当反射次数为偶数,出射光轴和入射光轴同向时,棱镜旋转像不产生偏转;对于平面屋脊棱镜,当反射次数为奇数,出射光轴与入射光轴反向,棱镜旋转像不产生偏转。根据该特点,将单个不同形式的棱镜或按一定要求将棱镜组合,使其入射光轴与出射光轴满足上述要求,即可将其应用到多光轴平行性检测中,替代大口径平行光管的作用,实现不受光轴口径限制的多光轴平行性的检测。本文列举了几种具有该特点的棱镜,并将其应用到实际多光轴平行性检测中。     

便携式可见光多光轴平行性校正系统

针对自行高炮的炮管轴线与光学瞄准轴平行性调校问题,提出了一种便携式可见光多光轴快速调校的方法,系统采用CMOS对光轴位置进行快速判读,且光轴间距可调,在大空间范围内建立一个高精度基准,并且能够实现基准的灵活传递。可适应可见光多光轴大光轴间距的产品进行校正与装调,具有一定通用性,便于野外作战条件下对可见光多光轴设备光轴平行性进行高精度快速校正。     

一种新型的高性能近红外平行光管的研究

采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。     

远距多光轴平行度检测方法研究

为测量远距离多光轴激光发射系统的光轴平行度,提出了一种检测方法。该方法利用激光自准直仪光学系统的光轴代替被测系统出射光轴,再通过基准变换使两个激光自准直仪互相对准,从而由激光自准直仪测得光轴偏差,得到两出射光轴的空间角度。通过两台激光自准直仪对该方法进行验证,实验结果表明,该方法能够有效地测量远距多光轴的平行度,且由于两激光自准仪相互独立,针对不同距离的多光轴光学设备都可进行光轴角度测量。     

一种多光轴一致性的检测方法

通过使用卡塞格林结构的平行光管,实现对多个光轴夹角之间的测量。并且提出了针对此系统使用经纬仪辅助测量的方法,系统通过二维平面上十字叉丝的偏移量x,y来表征光轴间竖直角β′和水平角α′。建立数学模型找出上述变量的关系,并且搭建实验,通过实验数据验证此关系的正确性,同时验证该多轴一致性测量方法的可行性。实验数据显示光轴夹角总误差小于12″,符合系统指标,同时说明该测量方法真实、有效。     

激光瞄具多轴一致性检测系统研究

激光瞄具是集激光测距、激光制导照射等多光轴为一体的光电系统,在现代武器装备平台上得到了广泛应用。多光轴系统在设计、制造与应用的过程中,各光轴之间的平行性对整个系统的性能和精度都有直接的影响。因此,必须对激光瞄具的多轴平行性进行检测,以提高激光瞄具的精度,从而提高武器的命中率。本文介绍了常规的光轴一致性检测方法,并结合实际的检测精度与要求,设计了一种离轴抛物型的数字化检测系统。通过对系统总体精度进行分析,基本能满足平行度误差为0.05mrad的要求。     

折转光管装校方法研究与误差分析

针对长距离光线折转后光轴平行性精度较低的问题,提出了一种用于高精度折转光管的装校方法。利用数字光电自准直仪、高精度五棱镜和平面反射镜构成了光管准直光线检测系统,对折转光管进行装校。给出五棱镜光线折转的工作原理、自准直光路构建方法、光管装校方法和检测过程中可能存在的误差大小以及修正方法。通过实验证明,利用本文提出的方法及装置可使折转光管光轴平行度达到2″,避免了使用大型平面反射镜装校时,因面形因素产生的误差。检测装置简便、灵巧、精度较高。     

可见与近红外波段大视场平行光管物镜设计研究

近年随着新一代微光夜视仪的装备使用,对可靠性提出了新的试验要求,为满足微光瞄准镜可靠性试验的条件要求,我们设计了大视场平行光管物镜。本文针对微光瞄准镜检测用大视场平行光管物镜系统进行设计,使用ZEMAX软件,对平行光管物镜进行优化设计,像差分析,得到满足要求的设计结果。     

基于激光点阵列探测的多光轴平行性外场测试方法

提出一种红外、可见光、激光三轴平行性检测的外场测试方法。在可见十字靶线和红外十字靶线重合的测试靶上,点列阵分布激光点源探测器。以重合的十字靶线为基准,点列阵探测器接受激光照射,精确定位激光光斑中心,获取激光发射轴与可见、红外十字靶线的偏差,实现多光轴的平行性检测。设计结果表明：在待测系统最远探测距离范围内,测试距离越远,平行度检测精度越高,在1.5km测试距离,激光与红外、电视光轴的平行度检测精度小于5″。     

长焦物镜折衍混合式平行光管设计

阐述了传统平行光管与折衍混合式平行光管的设计方法比较,给出了折衍混合式设计的优化结果。经分析,优化后的设计在点列图、光学传递函数和像差曲线等方面均明显好于传统设计方法,对其它大孔径平行光管的设计具有很强的参考价值。     

红外脉冲激光测距仪发收光轴一致性测试方法研究

脉冲激光测距中激光发射、接收光轴一致性是其测距性能的保障。针对红外激光测距仪发、收光轴一致性的检测任务,设计了一种基于离轴式大口径平行光管的测量系统。当测量发射光轴时,激光经离轴抛物面反射镜反射后,再经平面反射镜反射汇聚到位于焦平面上的上转换板上,形成可见光光斑,求出光斑中心,以该位置表征激光发射轴;保持焦平面位置不动,将上转换板换下。将自发激光衰减反馈模块的光纤输出端子安装到焦平面定位框上,可以测得脉冲激光测距仪的激光接收轴。计算可得出发、收光轴的偏差角,测试精度为0.05mil。     

舰船测量设备平行基准传递机构设计

为了实现舰船等测量设备的基准平行传递,设计了一种平行基准传递机构。该机构以平行放置的两块平面反射镜为平行度传递的基础,其中一块反射镜设计成半反半透镜,利用其反射及透射原理和自准直平行光管的自准直成像原理,实现两基准镜的平行度测量。在介绍了平行基准传递机构的工作原理的基础上,给出精度标定方法及误差不大于0.2″;介绍了两基准镜平行度检测方案,给出了检测结果,分析了影响测量结果的因素,两基准镜的平行度误差在X方向不大于0.75″,在Y方向不大于1.15″,测量系统的误差不大于0.35″。结果表明,平行基准传递机构具有设计简单、成本低、使用方便、测量精度高等优点,可在工程中推广使用。     

大视场多星模拟器标定技术研究

应用65个无穷远目标模拟天区恒星,建立天区恒星坐标系,将J2000.0天球坐标系中恒星坐标转换成星模拟器坐标,通过计算平行光管光轴指向,设计光管安装基座,将所有平行光管按照计算结果放置于光管安装基座上,每个平行光管目标源模拟相应恒星位置。星等调节通过利用占空比调节的可调恒流驱动技术来实现,通过控制占空比,调整LED光源输出照度模拟不同恒星星等。在视场20°×40°范围内,通过对星等和星角距的标定,恒星相对位置模拟精度优于2.48″,星等误差优于4.7%,在±1.5 Mv范围内可调。连续工作4 h,模拟星的照度变化小于6.7%,位置精度无明显变化。     

双分离物镜中心偏

对于一个球面光学系统来说,组成光学系统的各个透镜的球面中心被假定在一条直线上,这条直线就是系统的光轴,这样的系统称为共轴球面光学系统。光学系统的设计理论就建立在这样有公共的光轴的基础上。各个透镜的球面中心若不落在这条公共的光轴上,即共轴性被破坏,总是引起光学系统成像质量的恶化。为了保证共轴性的实现,对于组成光学系统的各个透镜应规定中心偏的要求,同样,对整个系统的装配,也应规定中心偏的要求。例如,有一双分离物镜,由一正透镜和一负透镜组成,并有一光栏(入瞳)。这时系统的光轴通过光栏中心 P 和两个透镜的四个球心 O_1、O_2、O_3、O_4,这就是系统的光轴(以     

红外系统无热化检测仪的光学系统设计

为了检验红外导引头光学系统无热化设计的效果,采用光学检测的方法对被测系统在一定的温度范围内焦点位置的偏移进行评估.详细介绍了长波红外无热化检测仪的原理,对检测仪光学系统中的各个组成部分,包括高低温箱窗口玻璃、平行光管和红外显微物镜,进行了深入的讨论.用CODEV重点设计了一个工作在8～12μm波段,数值孔径为0.25,放大倍率为2倍,焦距80mm,全视场为12mm的红外显微物镜.最后对设计结果进行了分析,给出了系统的调制传递函数曲线和场曲畸变图,表明光学系统的像质满足使用要求.     

一种测量船水平反射镜的水平方向定位方法

为了用水平反射镜定位舰船等测量设备的水平面,用水平仪法代替水银盘法确定船体水平面的位置,消除了水银对人体的伤害。水平仪法以电子水平仪为水平面确定的基础,通过水平仪确定工装反射镜位置,利用其反射和0.2″自准直平行光管的自准直成像原理,确定0.2″自准直平行光管光轴的方向,最后确定水平反射镜的水平位置。在介绍了水平仪法工作原理的基础上,给出了误差标定方法及误差不大于10″的要求;介绍了水平反射镜偏离水平面的检测方案,给出了检测结果,分析了影响检测结果的因素,水平反射镜偏离水平面的误差不大于0.94″,定位误差不大于0.4″。结果表明,水平仪法确定船体水平面的方法具有结构简单、定位精度高等优点,有望在工程中推广使用。