衍射双波段红外光学系统设计

基于定向光栅能对不同波长的不同级光谱闪耀的原理,从一种比较新颖的角度将衍射光学元件成功地应用于双波段红外光学系统设计,使系统在衍射效率达80%的中波红外波段3.8～4.2μm和长波红外波段8.8～11.5μm同时较好地完成像差校正,会聚到共同的焦点。最后以一个f/2单透镜衍射光学系统进行了验证。设计结果表明,此双波段光学系统结构紧凑、原理简单、不需要额外的机械设备,为双波段成像、探测提供了一条新的思路。     

基于谐衍射特性的双波段红外系统消热差设计

从谐衍射元件的理论出发,讨论了谐衍射透镜在消色差和消热差时的特性。利用谐衍射透镜独特的色散和消热差特性,再结合其谐振特性,设计并制成了适用于-30℃~70℃的3μm~5μm和8μm~10μm双波段红外消热差的光学系统。该系统通过采用折反结构,仅需锗作为材料,体积小,重量轻,结构简单。结果表明,该系统能够在两个波段内同时较好地校正系统的色差,在要求的视场内得到接近衍射极限的成像质量,具有良好的消色差和减热差特性。该系统经红外传递函数测试仪测试,得出的实际MTF值也基本接近衍射极限。     

红外双波段双视场共光路光学系统

考虑红外多波段双视场共光路系统多谱段色差严重且能量透过率低,本文设计了结构简单的红外中波/长波双波段双视场折射系统,实现了成像系统的功能多样性。该系统采用了320pixel×240pixel红外中波和长波双色焦平面阵列探测器,通过引入非球面元件提高了系统校正像差的能力,实现了镜片组的结构性调整。系统包括变焦和二次成像两个子系统,其中变焦系统短焦距为50mm,长焦距为200mm,满足100%冷阑匹配。像质评价结果表明:在17lp/mm处,调制传递函数(MTF)在中波处大于0.5,在长波处两个视场下都接近衍射极限;另外80%左右的能量都能被集中在一个像元上,光谱透过率均匀,且无严重的冷反射现象。优化后的光学系统具有适用范围广,结构紧凑以及成像效果好等优点,在机载光电侦察跟踪设备上有较好的应用前景。     

共孔径消热差红外双波段光学系统

设计了适用于制冷型320×256中波红外凝视焦平面阵列探测器和320×256长波红外凝视焦平面阵列探测器的共孔径消热差折反射式红外双波段光学系统。该系统在中波3.7~4.8μm,长波7.7~11.7μm,环境温度10~40℃下工作,其焦距为292mm,视场角为1.56°×1.875°,F/#为1.93,满足100%冷光阑效率。设计的系统共用主镜、次镜和准直镜组,利用分光镜实现中波红外、长波红外光谱分光,后接各自的校正镜组校正剩余像差。给出了设计原理、设计过程和工程设计时需考虑的一些因素,通过选择合适的光学材料、机械材料和分配光焦度,实现了两路系统在10~40℃环境温度下具有良好的成像性能。该系统成像质量良好、可加工性好、装配难度小、工程可实施性强。     

谐衍射／折射太赫兹多波段成像系统设计

为了获取足够的目标信息,同时避免宽光谱色差和结构的复杂性,本文充分利用太赫兹波的科学价值,建立了谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统.针对偕衍射元件独特的色散性质,将谐衍射透镜应用于14～50 μm太赫兹成像系统中,使系统在15.8～16.2 μm,18.5～20 μm,23～25 μm,30.5～33.5 μm和46～50 μm 5个谐振波段内的轴向像差最大为0.75 mm.由于各谐振波段内的放大率是波长的函数,图像重构时将引起像元的配准误差,利用光学二组元法设计的变焦结构成功地解决了这一问题.设计结果表明:系统像高恒定为6.74 mm,变焦结构还具有很好的像差补偿作用;在10 lp/mm时,光学传递函数在 5 个谐振波段内均达到衍射极限,实现了轻小、便携、易加工的设计要求.     

谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统的研究

太赫兹波是一种非常有科学价值的电磁波。文中利用谐衍射元件独特的色散性质,将谐衍射透镜应用于14-50µm太赫兹成像系统中,使系统在15.8-16.2µm, 18.5-20µm,23-25µm,30.5-33.5µm和46-50µm五个谐振波段内的轴向像差最大为0.75mm。各谐振波段内的放大率是波长的函数,图像重构时将引起像元的配准误差,利用光学二组元法设计的变焦结构成功地解决了这一问题。设计结果表明：系统像高恒定为6.74mm;变焦结构还具有很好像差补偿作用;在10对线/mm时,光学传递函数在五个谐振波段内均达到衍射极限;实现了轻、小、易加工的设计要求。     

双波段/双视场全景航空相机光学系统设计

为提高航空相机识别目标能力,设计了一种应用于全景式航空侦查相机的可见光/红外双视场成像光学系统,可见光光学系统焦距为200 mm/400 mm,相对孔径为1∶8.8,视场角为9.4°×7°/4.7°×3.5°。红外光学系统焦距为117 mm/234 mm,相对孔径为1∶4,视场角为9.4°×7.5°/4.7°×3.76°。该光学系统利用物像交换原则采用轴向移动变倍方式,设计结果表明,光学系统成像质量接近衍射极限,可以满足实际使用需求。     

红外变焦光学系统设计

对于320×256非制冷焦平面阵列探测器(像元尺寸25μm×25μm),设计了工作在8～12μm波段折射式红外连续变焦光学系统。该系统在变焦过程中相对孔径不变,F/#为1,系统变倍比为3∶1,焦距50～150mm,光学筒长209.5mm。该系统由5片透镜构成,并且仅使用锗一种材料。该系统采用机械补偿的方法,通过引入非球面和衍射面,使系统结构简化,并且提高了成像质量。系统在空间频率为20lp/mm处,各个视场的MTF均在0.5以上。     

可见光/中红外双波段位标指示器光学系统设计

针对制导领域目标干扰手段以及隐身水平不断提高的情况,结合可见光和中红外两个波段的特点,把两个波段两种寻的模式的位标指示器复合起来,设计了能够在双波段成像的位标指示器.该位标器采用共形整流罩来改善空气动力学性能,用Wassermann-Wolf非球面和衍射元件来校正整流罩引入的像差.对于红外系统采用光学被动式消热差法,在-40～ +65℃的温度范围进行热补偿.设计结果表明,2个子系统成像质量良好,组合系统体积小、重量轻,可昼夜全天候工作,提高了对目标的捕获、跟踪和识别能力.     

谐衍射中、长波红外超光谱成像系统设计

为了充分利用中波红外和长波红外的光谱信息,建立了谐衍射中、长波红外超光谱成像系统。利用谐衍射元件独特的色散特性,将谐衍射透镜应用于中、长波红外超光谱成像系统中,使系统在中波红外3.7~4.8μm和长波红外8.5~12μm的2个谐振波段内获取二百多个不同波长的图像信息。设计结果显示,在中波红外波段18lp/mm处,光学调制传递函数0.52;长波红外波段13lp/mm处,光学调制传递函数0.51;光学系统的点斑均方根直径在中波红外波段小于27μm,在长波红外波段小于34μm。得到的结果表明,光学调制传递函数在各个波长处均接近衍射极限,点斑的均方根直径完全可以与国内现有探测器的像元尺寸匹配。     

医用内镜双通道光学接口的设计原理

设计了一种医用内镜图像显示双通道光学接口。接口由分光棱镜和变焦距物镜组成。本文介绍光学接口的分光及光孔承接;分析变焦物镜的光学特性;论述小型线性差动变焦物镜的设计原理;并给出了一种设计实例及评价结果。所设计的光学接口已应用于胃镜计算机彩色显微图像显示仪中。使用证明：该光学接口结构简单、体积小、重量轻,其像质可与多种内镜和CCD彩色摄像机相匹配。因此,接口可适用于多种内镜的图像显示。     

一种特殊用途的光学系统设计

介绍一种瞄准系统光学检测仪器的光学设计研究，其中包括设计的难度、研究思路、解决办法及最后结果。该光学系统作为接收镜被用在我所研制的摇摆台动态精度检测仪中。     

六倍连续变倍双目立体显微物镜的光学设计

概要叙述了6x连续变倍双目立体显微镜光学系统的设计思想,包括光学系统参数的确定,显微物镜光学系统的结构形式的分析与选择,确定变倍部分的变倍与补偿方式及具体结构形式的考虑。     

长波红外光学薄膜器件研究

论述了长波红外滤光片制备中膜系设计、监控方案设计、工艺条件等主要技术。列举了允差分析在优选膜系、改善膜厚监控中的具体应用。并以长波红外重要高折射率材料碲化铅为例,描述了研究膜层材料特性及确定重要工艺条件—基板温度的试验方法及结果     

BCJ—1尘埃粒子计数器光学系统的设计

根据Mie散射理论和仪器的技术指标，确定了BCJ－1尘埃粒子计数器光学系统的结构型式、参数及像差校正要求；根据仪器的工作特点，确定了光学系统中视杨光阑的最佳形状。     

智能化变焦距镜头光学设计系统JEX-1

介绍了一个智能化变焦距镜头光学设计系统 JEX-1,对 JEX-1系统的知识组织方法,系统的组成与实现特点,控制与策略,作了详细论述,并以一运行实例加以说明.     

主动式PSD自动对焦光学系统设计

在照相机主动式PSD自动对焦系统中，发射透镜与接收棱镜要求口径大、球差小，价格低、体积小，保证PSD上光斑小而且边缘清晰。本文认为，非球面单片透镜适合该系统。本文导出了非球面透镜的设计方法和计算实例，并给出了AF光学系统总体设计实例。     

主动式三维成像技术中的光学系统设计

计算机获取三维图像信息,主要有被动成像和主动成像两大类,在主动式成像技术中,照明光的设计是最重要的。本文提出的以彩虹光谱作为主动光源是近几年才提出的新方法。文中简述了该方法的原理,分析了几种常用的彩虹状光谱获取方法,重点对以棱镜为色散元件的光学系统作了分析、设计、计算,并给出计算结果和结论     

彩色静电复印机的光学设计

简述彩色静电复印机的成色原理和光学系统设计理论。     

大规模定制下的眼镜设计方法与实现过程

简单介绍了大规模定制设计的内容，提出了Internet环境下的大规模定制设计模式；探讨了以B／S模式构架面向用户的眼镜远程定制平台，以参数化和尺寸驱动等方法来构造眼镜产品的定制模型，开发出基于Internet的眼镜大规模定制设计系统。并以眼镜设计和试镜为例．演示了所提出的方法和开发系统的实际应用。