非球面非共轴光学系统传递函数计算要点

本文讨论了非球面非共轴光学系统传递函数(OTF)的计算要点,并给出了平行光束传递函数的计算方法。计算了一个非球面非共轴无焦系统的波动光学传递函数。     

一种大口径反射式非球面光学系统的装校方法

叙述了一种大口径反射式非球面光学系统的装校方法。同时，对非球面主反射镜的单独装配检验也作了简要叙述。     

反射式光学系统中心偏的测量

通过分析反射式光学系统的特点,在现有透射式光学系统中心偏测量仪的基础上,提出了适合该系统中心偏测量的方法,分析了球心像的观察条件,并推导出反射系统中心偏的计算公式,从而形成了一个完善的反射式光学系统中心偏测量体系。该方法能获得与透射系统中心偏测量相同的精度,操作方法也基本相同。     

高分辨率星载光学系统装调过程的偏心误差分析

针对影响光学系统成像质量的装调误差,分析了偏心误差对高分辨率光学系统成像的影响。基于一款自主设计的接近衍射极限的高分辨率星载相机光学系统,利用Zemax光学软件分析光学装调过程中偏心误差对光学传递函数的影响,得出光学系统中各个分离元件对成像质量影响的权重,为光学系统的装调方案设计和实施提供了依据,实现了该光学系统2 500万像素高分辨率成像。这种误差分析方法实现了对光学系统装调过程的有效控制,提高了光学装调的效率。     

共轴差动行星机构减速器的设计

重点对共轴差动行星减速器的行星差动传动机构进行传动原理研究,进行差动机构的配齿计算和确定了传动比,并根据分析计算结果进行减速器总体结构的设计。结果表明,所设计的结构能够满足减速器共轴、反转、等速输出的设计要求。     

长焦距大视场光学系统的光机结构设计

为了实现某长焦距大视场轻型离轴三反空间相机的光机结构设计,基于SiC材料空间反射镜,采用适合于轻型高分辨空间相机的桁架结构,对离轴TMA系统的支撑结构进行了静力学、动力学建模,优化了结构形式.采用光机热集成分析方法,指导、评价和优化相机光机结构设计过程,提高结构固有频率,增强相机热稳定性适应范围.相机结构设计基频>93 Hz,在±4℃均匀温变工况和重力作用下,相机光学系统传递函数(MTF)达到0.37;反射镜组件加速度响应最大放大倍数<6倍.结果表明,采用该方法设计的相机结构固有频率高,重力变形、抗振性能、热变形等方面均能满足使用要求.     

光学系统最优公差CDA

光学系统最优公差设计就是通过优化找到合理地制定光学零件结构参数公差的方法,以降低成本。本文为此提出优化的目标函数、约束函数和优化的方法,采用FORTRA N77 语言编制通用的程序。     

光学镜头结构智能化设计系统

开发了光学镜头结构智能化设计系统,以黑盒构件技术为主导设计思想,采用VC++语言自主开发了光学设计软件和机械设计软件,利用AutoCAD/AutoIS系统提供的接口函数,实现光学、机械设计软件和AutoCAD/AutoIS系统的集成与链接,应用多数据库通信技术实现系统各数据表间的数据通信.通过系统自动完成的设计实例验证系统的有效性,该系统的开发实现了光学镜头结构的参数化、自动化和智能化的系统集成设计目标.     

光学镜头光学机械一体化CAD软件设计

光学镜头光学与机械一体化CAD软件应用多数据库通信技术,首次改变了光学镜头分光学与机械两阶段的传统设计模式,实现光学与机械设计一次成功,跨越了机械设计阶段中的结构设计和大量零部件制图工作.通过系统提供的建立光学系统、光线追迹、像差计算、变焦距设计、像质评价和系统连接等程序模块完成光学系统设计与计算,并建立了光学设计参数和系统参数数据库.经选取该数据库的参数和光学系统型式后,系统控制程序运行自建的公用函数库和机械零部件数学模型程序库,达到自动生成光学镜头机械结构零部件图的目的,使光学镜头机械结构实现自动化设计.并给出了专用电视摄像机变焦距设计的实例.     

共光轴实时彩色融合系统

长波红外与可见光图像的自然感彩色融合有助于观察者快速感知环境和发现目标,而共光轴结构对于提高融合图像质量和简化配准算法具有独特的优势。为满足战场侦查、监视等需求,设计了一种基于TMS320DM642数字信号处理器和ATmega32单片机的共光轴实时彩色融合系统。融合系统的长波红外和可见光成像系统平行放置,利用分光镜和反射镜实现光路分离,通过视场匹配和光轴校准实现双波段视频图像完全配准。图像处理程序基于DSP/BIOS嵌入式操作系统开发,根据视频图像的特点,采用基于CbCr查找表的自然感彩色融合算法。针对硬件特点,对融合算法进行优化,使720 pixel×576 pixel的单帧图像融合时间为9.18 ms,满足25 frame/s的实时融合要求;融合图像呈现自然色彩,场景中的热目标易于辨识。文中对共光轴融合系统设计、实现过程中相关问题的研究具有参考借鉴价值。     

基于混合镜组模型的变焦镜头设计

为了优化变焦镜头的设计过程,本文提出了基于混合镜组模型的变焦镜头设计方法,包括近轴设计,镜组模型确定以及基于混合镜组模型的像差设计。近轴设计阶段采用了高斯括号和矩阵光学,可以很方便地构建镜组间隔和镜组焦距之间的关系。镜组模型确定阶段是根据现有镜头专利训练了一个镜组分类模型,它可以根据镜组近轴数据将镜组分为薄透镜模型或者厚透镜模型。像差设计阶段综合了薄镜组模型像差设计和厚镜组模型像差设计。镜组分类模型成功地将80%以上的镜组进行了分类。最后采用基于混合镜组模型设计方法设计了一个物方远心的变焦镜头。结果表明,该镜头具有良好的设计初值,基于混合镜组模型的变焦镜头设计方法能减少像差变量数量,准确、方便地完成像差设计。     

采用联合变换相关的透镜中心偏差测量

基于双相位编码光学联合变换相关技术提出了一种测量透镜中心偏差的方法以确定偏差方向并提高测量精度。在经典联合变换相关原理基础之上,使用两个相位函数分别对参考图像和联合功率谱进行编码,并选用合适的滤波器消除旁瓣干扰,得到单个互相关峰的输出。利用该双相位编码后的联合变换相关技术探测不同目标图像相对于参考图像的位移矢量,并拟合圆。此拟合圆圆心到圆上点的矢量即为经自准直光学系统放大后的偏心矢量,从而同时确定了中心偏差的大小和方向。实验结果表明,通过双相位编码后的相关输出仅保留一个尖锐的相关峰,实现了位移矢量的亚像元探测;使用联合变换相关技术准确地测量了透镜的中心偏差,其测量结果的实验标准差为0.1μm,误差绝对值最大为0.3μm,满足一般透镜中心偏差测量的要求。     

1 000万像素全景监控镜头的光学设计

为满足全景监控镜头的高清、大视场的要求,采用反远距系统设计了工作波段为可见的4.86~6.56μm、F数为2、垂直全视场角为185°、焦距为1.3mm的1 000万像素高清全景监控镜头光学系统。通过匹配光学材料和分配透镜光焦度,在-20~+60℃温度范围内对全景监控镜头光学系统进行了设计及像质评价。结果表明,系统在奈奎斯特频率300lp·mm-1处中心视场的光学调制传函接近衍射极限,大于0.4,0.7视场以内的光学调制传函大于0.3。系统整体无温度离焦,成像质量良好、结构紧凑,且适用于感光面尺寸为6.119mm×4.589mm、像元数为3 664×2 748的CMOS探测器。     

光通信用自聚焦透镜的制备

制备了自聚焦透镜的基础玻璃,对其透过率进行了测试,并对由这种玻璃制成的梯度折射率(GRIN)棒的折射率分布进行了分析.结果表明,基础玻璃在可见和近红外波段的透过率大于89%;GRIN棒内部的折射率分布接近理想分布.     

数字X线影像仪中激光扫描光学系统的设计

数字X线影像仪是计算机和激光技术快速发展的产物,而其中的激光扫描光学系统是其核心技术之一。针对数字X光影像仪的使用特点,对激光扫描系统中的Fθ镜头、光束扩展器、扫描器这几个关键部件进行了较详细的论述分析,提出并解决了其中一些关键问题,如光阑位置浮动对像质的影响、影响系统扫描光点大小的因素、扫描器的确定等。最后用ZEMAX光学设计软件对系统的光学性能进行了设计模拟,得到扫描光斑直径小于0.1mm、焦距和视场满足线性关系的设计结果。像质评价分析结果表明,所设计的镜头像质优良,轴上与轴外质量相当,像质达到衍射极限。     

光轴可调的电湿润变焦透镜

研发新型的微变焦透镜已经成为当代科学的热门项目.文中提出了一种基于电湿润效应的光轴可调的液体变焦透镜并制作出了样品,它由一个内壁镀有绝缘层和疏水层的圆锥形铝筒、镀有ITO的透明玻璃下基板、锥形筒内的两种液体以及绝缘底座组成.铝圆锥形筒等分为四部分,并相互绝缘.通过改变施加于四个部分和ITO基板的电压,来控制两液体交界面...     

光学塑料透镜注射成型关键技术的研究

传统的塑料模具设计及注射成型工艺参数对经验的依赖性较强,难以满足高精度光学塑料元件的成型需求.采用CAD/CAE技术对光学塑料透镜注射成型的充模及保压过程进行了计算机动态模拟,研究了不同注射温度、压力、时间和保压温度、压力、时间对透镜面形质量的影响规律.