波前编码技术扩展焦深的系统实验

为了扩大光学系统的焦深,建立了采用波前编码技术的光学/数字一体化系统,通过在普通光学系统孔径光阑处加入一个位相掩模板和后期数字处理的优化结合,实现了光学系统焦深的大幅扩展。介绍了波前编码技术的提出、发展及理论基础,设计了一个三片式的三次位相板系统,利用光学设计软件CODEV对传统系统和波前编码系统的成像特性进行了对比分析,给出了±40倍离焦范围内的点扩散函数三维轮廓图和调制传递函数曲线。最后,对研制的系统进行成像实验,并对波前编码系统解码前后的成像效果与传统系统进行了比较。实验结果表明,与传统系统相比,所设计的波前编码系统可以在保持光通量和像面分辨率的情况下将焦深扩展40倍。     

基于Ronchi光栅检测非球面镜系统中的杂光现象分析

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工,设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象,分析产生该现象的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,在光线两次经过光栅的光路结构中,分光棱镜的剩余反射率大于5%时,像面处暗条纹的照度增大27倍,条纹明暗对比度下降,难以分辨;随着光栅剩余反射增加,条纹中心产生亮斑现象,条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍,玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构,对分光镜与光栅进行替换与表面处理,有效解决了杂光问题,提高了像面条纹对比度。     

超景深鬼像仿真分析方法研究

具有确定相对孔径的光学系统只能对有限景深范围内的物体进行清晰成像。而超出景深范围的物体经过两个光学元件的两次反射之后,聚焦于探测器靶面,形成超景深鬼像光斑,大大降低了对比度。利用Code V与LightTools软件对已产生超景深鬼像的光学系统进行了仿真分析,并对产生超景深鬼像的两个光学元件表面进行了定位。仿真结果与产生的现象能够对应,证明该方法正确可行,并可用于其他光学系统。     

基于二次修正提高宽动态红外辐射测量精度

随着高超音速武器的出现,实现系统对目标从低温到高温宽动态的辐射测量是未来的发展趋势,而现在对辐射测量宽动态范围的研究相对较少。文中针对宽动态辐射测量中的平行光管和衰减片带来的误差提出了二次修正方法,进一步提高了高温红外辐射测量的目标反演的精度。为验证文中提出方法的实际效果,对基于600 mm口径的中波红外辐射测量系统进行了实验。并利用文中的方法对2%、10%、20%的辐射测量结果进行了修正,实验分析结果显示,该修正方法分别将原有的测量精度提高3.31%、3.27%、1.60%,证实修正方法可以有效地提高辐射测量的精度,具有一定的工程实践意义。     

Compensation to the output drift for cooled infrared imaging systems at various ambient temperatures

A method is proposed to compensate the output drift for cooled infrared imaging systems at various ambient temperatures. By calibrating the cryogenic infrared detector which absorbs the radiant flux of blackbody directly, the internal factors can be obtained. Then, by combining the calibration result of infrared imaging system at an arbitrary ambient temperature, the output drift can be calculated and compensated at various integration time and ambient temperatures. Experimental results indicate that the proposed method can eliminate the effect of ambient temperature fluctuation on the system output efficiently.     

全自动挂弹车相对位置测量方法

为了实现挂弹车全自动快速装填,需要精确测量挂弹车托盘与飞机挂架之间的相对位置关系,简要介绍了挂弹车的工作原理,提出了一种相对位置测量系统,详细介绍了该系统测量原理,推导出了参数测量公式,并分析了影响测量精度的因素。该系统主要由两组光学镜头、面阵CCD、激光器、合作目标及数据处理电路等组成。通过理论分析,能够实现挂弹车托盘与飞机挂架之间X、Y、Z和方位角α四维坐标的测量,X、Y方向测量精度能够达到0.73mm,Z方向测量精度能够达到7.91 mm,α方向测量精度能够达到87″。     

几种失调反射光学系统的波像差特性

为了描述失调状态下反射光学系统在整个像平面中的波像差分布特性,从而对反射光学系统进行有效的装调,对偏心和倾斜影响下的几种反射光学系统的三阶彗差和三阶像散进行了研究。首先,对失调光学系统三阶波像差的矢量形式进行了推导。然后,对失调状态下经典Cassegrain系统、Ritchey-Chrtien系统和三反射镜消像散系统三阶彗差和三阶像散的分布情况进行了分析,并且对两反射和三反射系统的装调进行了简要的讨论。使用Zernike多项式对视场中各个位置的波像差进行拟合,分离出三阶彗差和三阶像散并进行了全视场显示。理论分析与实际拟合结果一致,说明结论是正确的。     

一种基于定标变积分时间的均匀校正算法

在靶场光学测量领域，地基红外辐射特性测量系统不仅承担对目标辐射特性测量工作，而且还要实现目标跟踪成像和实况记录。然而，现有红外焦平面在制造工艺上的缺陷，以及红外辐射测量系统的光学系统自身热辐射的不均匀性，致使图像存在严重的非均匀性。基于传统的非均匀性校正方法在红外辐射特性测量系统应用的局限性，提出一种基于定标变积分时间的均匀校正算法。为证实校正效果，基于600 mm的中波红外辐射测量系统进行验证。实验结果表明， 2.5 ms和3.0 ms下的原始图像非均匀度从3.69%降低至0.22%，证实所提算法具有良好的校正效果，有工程应用意义。     

大型经纬仪主系统热分析

大型光电经纬仪主镜和次镜的面形精度对温度和温度梯度的变化较为敏感。大型经纬仪主光学系统光机结构设计时需要进行温度场校核计算,以充分考察光机系统的热适应能力,为结构设计和热控设计提供依据。文章以某大型光电经纬仪的主光学系统为研究对象,分析了其主要的传热形式并建立了该系统的温度场模型,接着应用有限元分析方法对主系统做了瞬态温度场分析,以此为基础对光机结构进行热一结构耦合分析,获得了系统主、次镜的面形变形和相对位置的变化,讨论了对系统成像质量的影响并给出了初步的热控建议。     

变焦距系统的变倍补偿方式

为了寻找新的变倍补偿方式并降低设计变焦距系统时对经验的过分依赖,提出了一种光焦度分配及变焦补偿方法.首先以组元之间的间隔为初始量,把组元的运动形式作为自由量,通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式.这种方法在一定程度上降低了变焦系统光焦度分配的难度,同时为探寻新的变焦运动方式提供了新的思路.为了验证该方...