微光夜视环境中自然微光环境模拟

针对微光夜视系统试验的需要,本文对微光夜视系统的工作环境进行了分析且在此基础上提出了实验室条件下实现自然微光环境模拟的方法。文中通过计算得到了平行光管出瞳处的照度与光源所模拟出的自然微光照度的对应关系。对该关系进行进一步分析,得到了只要平行光管的视场大于微光夜视系统的视场就可以在实验室条件下实现微光夜视系统测试中所需自然微光环境模拟的方法,并通过实验验证了该方法的可行性。     

水下专用成像物镜的设计

随着水下摄影的广泛运用,对大视场大相对孔径的成像物镜的需求也显得极其迫切,而目前国内外报道的水下成像物镜还不具备此特点。因此本文分析了大视场大相对孔径水下专用水下成像物镜的设计特点,运用ZEMAX软件进行模拟优化,得到了相对孔径为1/1.6,水下全视场72°,焦距8.96mm,光谱响应范围436～656nm,采用平行水密壳窗的水下专用摄影物镜。全视场MTF在空间频率46 lp/mm时高于0.3,在半径为10.8μm的圆内,能量集中度为80%,全视场畸变小于2%。能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径的需求。     

用于OLED数字化白光零位仪的双远心投影物镜

为了实现瞄准镜的瞄准基线变化量在大范围下的高分辨检测,设计一种双远心光路的投影物镜。投影物镜将大靶面、高像素OLED成像在准直物镜的焦面上,经准直物镜后形成无穷远目标,该目标进入被测瞄准镜后成像在瞄准镜的分划板上,通过调节OLED电子分划来实现被测瞄准镜瞄准基线的测量。双远心光路采用准对称的结构以及对称变换设计方法,用Zemax软件对光学系统进行仿真和优化,达到了大视场(物方线视场2y=120mm)、长工作距离(物距达到500mm)、低畸变(全视场畸变低于0.1%)、高分辨率(全视场100lp/mm处MTF大于0.3,且点列图弥散斑直径小于8μm)、大景深(景深大于30mm)、和双远心(物方和像方远心度均小于0.1)的设计要求。系统成像质量良好,设计参数和指标满足光路衔接原则。     

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.     

波差法设计长焦距复消色平行光管物镜

长焦距复消色平行光管物镜是光学设计的两大难题之一，本文利用波差与球差、慧差、波色差与位置色差、二级光谱的关系导出了求解三胶合复消色差平行光管物镜初始结构的方程式，再配以玻璃库，可较快地得到满意的复消色差物镜的结构参数．     

复消色物镜的波差法光学设计

采用波差法进行复消色物镜的光学设计。以球差与波差、色差与波色差的关系为基础,推导出了波差与结构参数之间的关系方程式。运用得到的方程式来计算初始结构,可以充分发挥用计算机编程处理复杂问题的优势,使复杂的计算问题能够快速解决。针对光学设计中的两大难点之一——复消色大口径长焦距平行光管物镜的设计,利用自行编写的光学设计程序,采用低价的国产玻璃成功地设计出高质量的复消色大口径长焦距平行光管物镜。同理,选取不同的玻璃组合,也能设计出高质量的复消色摄影物镜。最后给出多个设计实例对采用的设计方法进行了验证,结果表明,采用波差法进行复消色物镜的光学设计简单易行,且设计的物镜质量高,成本低。     

小视场红外探头标定用离轴反射式平行光管设计

基于红外探头视场的标定原理和技术,设计了一种技术指标为焦距f=800mm、有效口径D=160mm、工作波段14～16μm、视场0.1°、准直精度30"的平行光管,光管采用离轴反射式系统,该系统由离轴抛物面反射镜和平面反射镜组成,其具有传输能量大、无色差、中心无遮拦的特点。设计结果表明,成像质量良好,满足系统的技术要求。     

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%。     

微光夜视仪中物镜光学系统的小型优化设计

为改善传统球面微光夜视系统结构复杂、镜片数较多的特点,将衍射光学元件引入传统球面物镜中,在符合成像质量要求的情况下,设计出一套用于微光夜视仪的折/衍混合物镜光学系统.该物镜视场为40°,相对孔径为1/1.19,包含三个衍射面,并将传统球面系统透镜数减少了2～3片,仅由5片组成,在空间频率为40 lp/mm时,轴上传递函数可达0.89,轴外可达0.43.     

二元光学元件在微光夜视物镜中的应用研究

利用二元光学元件独特的色差特性,将其引入到微光夜视物镜中,得到视场为12.2°、相对孔径为1.507、焦距为84.375mm、长度为88mm、而重量仅为83.5g的光学系统。针对衍射元件衍射效率对系统像质的影响,对系统的传递函数进行了修正。相对于传统光学系统,该系统不仅成像质量高,而且尤为轻便,非常适合军用步枪瞄准器等对重量要求苛刻的小型微光夜视仪的使用。     

光学瞄具三轴一致性检测系统研究

针对光学瞄具三轴一致性参数对其性能产生的影响,设计一套采用离轴抛物镜、两块分光镜及高精度CCD相机等关键技术,实现光学瞄具白光瞄准轴、红外瞄准轴、激光发射轴三轴一致性检测的系统。分析系统成像光路,建立了三轴一致性的数学计算模型,对检测方法中误差因素进行测量、分析,最后采用精度为0.5″的自准直经纬仪对检测系统进行标定,实验结果表明,检测系统测量误差〈3″。     

高低温环境下的微光瞄具可靠性试验系统方案研究

本文提出了针对在不同温度环境下,微光瞄具的可靠性检测方案。该检测系统由光应力分系统、电应力分系统、热应力分系统等组成。其中光应力分系统为被试微光瞄准镜提供特定照度的目标;电应力分系统为瞄具施加周期性检测信号,达到测试目的;热应力分系统为瞄具提供高低温试验环境。该系统可试用普通微光瞄具的测试,具有应用价值。     

高分辨率光纤倒像器纤芯材料的制备及性能研究

光纤倒像器是一种可将图像反转180°的光纤传像器件,具有分辨率高、传像清晰、体积小、重量轻等优点。主要用来替代微光夜视仪中的中继透镜系统,同时被广泛应用于需要倒像的各种装置中。本文系统地研究了光纤倒像器纤芯玻璃的组成配比,采用高温熔融法制备出了纤芯玻璃材料,研究结果显示：研制的纤芯玻璃透过率达到90%以上,折射率达到1.7869以上,热膨胀系数为97×10-7/℃,热稳定性较好（ΔT=184.5℃）,退火过程中未析晶,并与现有包层玻璃相匹配,满足了光纤制备工艺的基本要求。     

用傅里叶频谱测量焦距的调整误差分析

研究了用傅里叶频谱法测量球面和柱面光学系统焦距时,调整误差对测量结果的影响问题。分析结果表明,当:(1)准直物镜离焦达2.9%,即出射光束会聚度为0.2m~(-1);(2)狭缝有10mm离焦;(3)测量显微镜调焦误差为10mm时,以焦距为500mm的被测透镜为例,这些误差所产生的附加强度约为10~(-4)数量级,所以对测量结果没有显著影响。从而肯定了这种焦距测量方法具有仪器装置简单、测量精度高、调整方便、适用范围较广的优点。     

一种测量溶液浓度的光纤传感器

利用平-凸透镜准直器作扩束耦合光学系统,采用低频斩光器实现光调制.推导了浓度计算的理论公式,并对新鲜牛奶进行了实验测定,其测量精度为1%,实验结果与理论分析相符.结果表明,用光纤传感器测量液体的浓度在灵敏度、精度方面都有较大的改善,并可在线连续测量或控制溶液的浓度.     

低照度视频图像增强算法综述

图像传感器在光照不足的环境下成像,会造成视频图像噪声大、对比度低、大量细节信息无法表现等问题,这些不足严重影响人们对视频图像内容的判读和理解。分析了低照度视频图像的不足,总结了近年来针对这些不足提出的有代表性的一些低照度视频图像增强策略及它们的衍生算法。根据这些算法的亮度增强原理将它们分为基于色调映射、背景融合、模型、直方图等几大类,并对比分析了它们各自的适用场合、算法优势、局限性等。     

应用于立体印刷的矩阵式透镜光栅的原理

立体印刷中应用的透镜光栅为柱透镜光栅。本文探索了将矩阵式透镜光栅应用于立体印刷的原理,通过比较矩阵式透镜光栅和柱透镜光栅,指出矩阵式透镜光栅的优点。矩阵式透镜光栅制作的立体画比柱透镜光栅制作的立体画的观察角度更多,能使平面印刷图像取得更好的立体效果。本文给出了具体的制备参数。     

光纤准直器件的结构和工艺研究

提出了一种光纤准直器件的结构及其主要工艺,并研制出红外平行光检测仪.