中长焦透射式日盲紫外光学系统设计

日盲紫外系统在导弹告警系统中起着重要的作用,利用光学软件Zemax设计了一款中长焦透射式日盲紫外光学系统。该紫外镜头由6片标准球面透镜构成,适用于240~280nm的日盲紫外波段。根据材料的透过率和色散性,选取正透镜材料为CaF_2,负透镜材料为熔石英。系统的焦距为160mm,F数为3.5,靶面直径为18mm,光学总长为154mm;各视场能量集中度在紫外CCD接收面内均大于85%,光学传递函数20lp/mm处高于0.8,具有成像质量好、结构简单紧凑的特点。     

"日盲"紫外折反射全景光学系统设计

利用折反射全景成像系统的大视场和高噪声屏蔽特性,研制了一套视场角为360°×(45～90°),相对孔径为1:2的"日盲"紫外折反射全景光学系统,用于紫外目标探测研究.综述了紫外探测技术要素,确定了紫外折反射全景光学系统设计参数.基于像差理论及紫外光学系统特性,从参数分配、初始结构求解入手,采用分裂透镜、加齐明镜等方法设...     

日盲紫外探测系统的设计

导弹尾焰是日盲紫外探测的目标,日盲辐射主要来源于燃料在二次燃烧过程中的化学发光和粒子的热辐射。基于点光源推导尾焰辐射强度与系统输出电压的关系,分析系统各个参数的影响。设计探测电路在不同距离对目标进行探测,实验结果表明,系统能够良好响应目标距离的变化。     

三波段电晕检测光学系统的设计

为了对电晕放电进行全天候的检测,设计了一套包含日盲紫外、可见光和长波红外的三波段电晕检测光学系统.为了减小系统体积,提高系统性能,日盲紫外和可见光波段采用共光路结构;长波红外段采用独立光路,利用衍射面特殊的色散特性和非球面技术对系统进行单色像差和色差校正,减少系统的镜片数量.系统采用单镜片调焦设计来保证其在-40～60...     

基于日盲紫外的导弹模拟系统研究

紫外告警技术是现代军事中光电对抗领域的重要方面,为了检测紫外告警系统的告警精度,提出了一种基于日盲紫外的导弹模拟系统.研究了导弹模拟系统的原理及结构组成,根据阿基米德螺线的性质和像面照度公式,提出了导弹和告警系统之间距离及接近速度的实现方法,并完成了该模拟装置的光学系统设计.为紫外告警系统告警精度的检测提供了新方法.     

日盲紫外滤光片的带外截止深度测试

针对全日盲紫外滤光片,建立了以窄带光发射二极管（LED）作为基本光源的超大动态范围滤光片带外截止深度测试系统,并分析了系统的测试误差。该系统主要由LED光源,已知衰减系数的标准反射式中性衰减片以及光电倍增管组成。基于替代法,系统测试时将LED光源通过衰减片后的输出电流作为参考电流值替代光源的初始电流值,通过对比运算获得滤光片的带外截止深度。针对系统中的反射式衰减片,文中还提出一种组合衰减片方法,以保证光电倍增管始终工作在线性响应范围内,从而实现对滤光片的超大动态范围的截止深度测试。实验结果表明,在350~800nm谱段内,该测试系统可测滤光片的带外截止深度延伸至11-OD,不确定度小于2%,相对重复性误差小于0.2%。该系统结构简单,测试谱段范围宽、可测动态范围大且精度高,可广泛用于滤光片的截止深度测试。     

日盲紫外-可见光双光谱照相机系统

为准确检测电晕放电的位置和强弱,考虑电晕放电会发出日盲紫外波段(240~280nm)光,对这一波段的目标进行检测可以避免太阳光的干扰这一特点,研制了一种基于分光方式的日盲紫外-可见光双光谱照相机。设计了一种孔径为68mm、焦距为180mm的高分辨率折反射结构的日盲紫外镜头,并设计了基于TMS320DM642的DSP芯片的图像处理电路。借助DSP／BIOS实时内核和RF5框架,实现了图像采集、图像输出显示、和压缩存储任务的调度,采用加权平均算法实现了图像融合。在阳光强烈的夏天对90m处的汞灯紫外点光源和背景进行了野外成像实验,获得了较为清晰的紫外图像、可见光图像以及合成图像。此外,提出了相机的改进建议。

     

1200mm望远镜开环液晶自适应光学系统设计

在利用地基大口径光学望远镜进行天文观测时,液晶自适应光学成像技术已经被广泛地应用于校正大气湍流所引起的波前像差,为验证该技术的有效性,并最大限度地提高光学系统的能量利用率,现应用Zemax软件,设计出了与1200mm望远镜匹配的开环液晶自适应光学系统,并对该光学系统的成像性能进行了评价。所设计自适应光学系统的MTF曲线接近衍射极限,光学传递函数的模在50lp/mm时可以达到0.4,而成像CCD的极限分辨率为31lp/mm,充分地利用了CCD相机的分辨资源。该自适应光学系统与1200mm望远镜对接匹配后的组合焦距为19.9m,F数为16,P-V值为0.0314λ。

     

三线阵测绘相机光学系统的设计和公差分析

针对三线阵测绘相机光学系统设计的指标要求,综合考虑空间环境适应性、结构布局等因素,采用像方远心光路设计了一种兼具匹兹瓦型与对称型优点的新型光学系统结构。该系统在Nyquist频率77lp/mm时,正视相机全视场的平均传递函数为0.613,前、后视相机全视场的平均传递函数为0.578;正视相机畸变为2×10^-5,前、后视相机畸变为2.4×10^-5。运用公差的灵敏度分析和反转灵敏度分析,计算了系统内各公差参数对光学系统成像质量的影响,给出合理的公差要求及合适的补偿调整参数。按给定的公差要求,加工、装调了具有较高成像质量的光学系统。实验检测结果表明,各相机光学系统传递函数的测试值均在0.451以上,满足实验室静态传递函数>0.2,相对畸变<3×10^-4的指标要求,制定的公差合理、可行,验证了公差分析与研究方法的正确性。     

离子束溅射制备“日盲”紫外诱导透射滤光片

对“日盲”紫外诱导透射滤光片进行了理论设计与分析,并分别优化了离子束溅射法沉积ZrO2、SiO2和Al薄膜的工艺.利用反射与透射光谱反演获得了ZrO2和SiO2薄膜的光学常数,并由JGS1/SiO2/Al/SiO2/air (SAS)样品的变角度椭偏光谱反演精确获得了Al薄膜的光学常数.在此基础上,采用离子束溅射沉积方...     

高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计

为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求,提出一种基于Czerny-Turner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法,通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜,自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式,设计出全波段光谱分辨率优于4cm-1,光谱波数范围为80~3 967cm~(-1),光学结构尺寸为90mm×130mm×40mm的微型拉曼光谱仪。     

一款1600万像素手机镜头设计

利用Zemax软件设计一款1 600万像素的手机镜头。该镜头由6片塑料非球面镜片组成,镜头的F数为2,全视场角为78°。采用Omnivision公司OV16880型号的CMOS作为图像传感器,像素元尺寸为1μm×1μm,奈奎斯特频率为500lp/mm,最大像素数为1 600万,最大像高为5.93mm。最终设计结果,镜头光学总长度为5mm,1/2奈奎斯特频率处的全视场MTF>0.3,相对照度大于40%,畸变小于2%,场曲小于0.1mm,可以获得优质的成像效果。公差分析结果表明,该镜头加工工艺性良好。     

光纤熔接机高清显微物镜光学系统设计

在光纤熔接过程中,为了实现光纤高质量熔接,需要一个高清显微物镜来确保纤芯的准确对准。运用Zemax软件设计一款用于光纤纤芯对准的显微物镜,该物镜由6片透镜组成,放大率为8倍,数值孔径为0.25,工作距为13.4mm,共轭距为85mm,以CCD作为图像接收器件。显微物镜采用正向光路进行优化设计,正向光路设计的显微物镜更能贴近实际使用状态,能够更加清晰准确地检测到纤芯位置。该物镜工作波长为486~656nm,具有工作距离长、共轭距短、精度高等特点。     

基于Zemax的新型匀光鳞甲反光杯系统设计

为进一步优化传统反光杯在匀光、防眩光等方面的问题,基于Zemax仿真软件设计出了一种匀光性能优越的鳞甲反光杯。仿真结果表明,在杯前25 m处的配光屏幕上,最大光照强度为234 lx,中心HV点的光照强度大于0.80 E_max,各指标均符合国标GB 25991—2010《汽车用LED前照灯》的要求。将鳞甲反光杯与微透镜阵列相结合,使配光屏幕上的最大光照强度减小至59.51 lx,在各项指标仍符合国家标准的情况下,该系统的光斑能量更加均匀,且中心区域的光强进一步降低,光斑边缘过渡更加柔和,防止汽车远光灯产生眩光的效果更好,可以大量应用于汽车前照远光灯。     

激光共聚焦扫描显微镜的光学设计

为获得较高分辨率的细胞图像,设计了激光共聚焦光学系统。通过较复杂结构物镜实现了照明光路系统和发射光路系统的设计。用Zemax对照明光路和发射光路进行了设计,仿真过程中照明光路的聚焦弥散斑直径小于1μm,照明针孔处的聚焦弥散斑直径小于20μm,发射光路的聚焦弥散斑直径小于20μm,同时照明光路和发射光路的MTF曲线接近衍射极限,达到较理想的情况。     

0.25×高分辨力视频显微镜设计

由于CMOS、CCD探测器的广泛应用,及其分辨力的提高,人们对视频显微镜的分辨力提出了更高的要求。分析了大视场视频显微镜的像差特点,并利用光学设计软件Zemax进行光学效果的模拟,给出了数值孔径0.05,光学放大倍数0.25,视场直径为31mm,分辨力200万像素光学系统的设计结果。     

0.5×～2.5×长工作距离变焦距显微物镜设计

根据变焦距理论和显微物镜的特点,利用Zemax设计了一款可连续变倍的显微物镜。该物镜由4组双胶合透镜组构成,结构简单,成像质量良好,变倍范围在0.5~×~2.5~×之间,最大数值孔径达到0.1,共轭距346mm,物距76mm,空间频率65lp/mm处,全视场内的调制传递函数均大于0.3,适用于可见光光谱,可以与1/2inch CCD相匹配。通过对所设计的变倍显微物镜进行公差分析,得到一套比较宽松的公差,适合批量生产。设计结果表明,该变倍显微物镜可以满足工业视频检测的要求。