头盔式双目微光夜视仪研制

头盔式双目微光夜视仪主要用于飞行员在低照度的夜间观察目标。设计了头盔式双目微光夜视仪的光学系统与结构,通过对试制的样机测试,该仪器具有良好的性能。     

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。     

车载（手持）式微光夜视仪

中国兵器工业集团公司所属河南平原光电有限公司生产的车载（手持）式微光夜视仪,采用超二代微光像增强器,设有视频输出端口,通过监视器进行观察,可与计算机联接,能拍摄、存储目标图像。     

全息头盔夜视仪光学系统

在全息理论的基础上,用一对反射式全息透镜来提高夜视仪光学特性,全息透镜的象差分布经过实验得到证实,并可以与传统的对称球面系统取得补偿。给出了整个光学系统结构参数的最终结果。     

折衍混合长波红外摄远物镜设计

红外光学系统具有可全天候工作、远距离观察等优势,在军事及民用领域均得到广泛应用。但由于温度对红外系统影响较大,所以需要对其进行消热差设计。依据消热差及色差原理选择适合的透镜材料,利用衍射元件的消热差和色差的特性,设计了波段为8~12μm,全视场为2ω=6°,焦距为 f=100mm , F数为2,温度补偿范围-40℃~60℃的长波红外折衍混合摄远物镜。使用保罗I棱镜来折叠光路,使系统结构紧凑,摄远比达到了0.8。该系统在-40℃~60℃范围内,调制传递函数（MTF）优于0.5,接近衍射极限,成像质量良好。     

多位相光束分束器二元光学元件的优化设计

本文报导了对一种新的多位相分束器二元光学元件的优化设讨.二元光学元件一个周期中的每个单元的相位值和坐标都作为优化过程中的评价函数的变量.模拟结果表明,这种新的多相位分束器与只用每个单元的相位值作为优化过程中评价函数的变量的分束器相比,具有较高的衍射效率和较低的相对误差.本文还分析了影响制作多位相分束器二元光学元件的一些因素.     

大相对孔径红外变焦距光学系统设计

设计了工作在8~12μm波段的非致冷红外连续变焦光学系统。该系统由4组元5片透镜组成,其中前固定组、变倍组和补偿组均只有1片透镜,后固定组为两片。焦距50~200mm,相对孔径较大,为1∶1。设计过程中编写了适用于二组元变焦系统的ZEMAX宏程序,该程序可给出凸轮曲线的数据和形状,同时使像面位置不受限于高斯光学关系,能够满足某些焦距位置离焦的要求。系统在空间频率为20lp/mm处,各个视场的MTF值均在0.4以上。     

变焦电子腹腔镜物镜光学系统的设计

医用内窥镜在现代医学中的应用越来越广泛,为了使医生在临床检查的时候能够更好的观察病灶图像,设计一种可以实现变焦的电子腹腔镜物镜的光学系统,可以对病灶图像进行原位放大观察。以高斯变焦公式为基础,利用ZEMAX软件模拟设计了一个变焦物镜的光学系统,当视场范围在24°~64°,焦距在5mm~15mm三倍变焦,成像大小保持在6mm左右。传递函数设定在40线对时,其传递函数(MTF)要满足≥0.6,点列图弥散斑直径≤0.05mm。设计具有大视场,镜片数少,结构简单等特点,可以对病灶图像进行放大,具有较高的实际应用价值。     

基于目标探测光学补偿红外变焦系统设计

为提高联合变换相关器的探测能力,针对2/3英寸红外CCD探测器,设计了一种红外光学补偿变焦系统,应用于联合变换相关器的红外目标探测。该系统在焦距100-200mm内连续变焦,工作波段为8-12μm,F数为3。系统仅由7片透镜组成,引入两个非球面。像质评价结果表明：在整个变焦范围内,在截止频率17lp/mm时,各视场MTF接近衍射受限曲线,像质优良、像面稳定,满足光学系统的总体设计要求。     

环带式全景光学系统的小型化设计

为了获得大视场的管道内壁全景成像,基于平面圆柱投影法,设计了一种可用于周视的环带式全景镜头。系统由三胶合PAL镜头和中继镜组构成,通过设置PAL镜头中心光阑的方式进行设计;大视场光线通过PAL镜头的反射和折射后,出射光成为近轴光线,中继镜组再将PAL镜头所成的虚像成像到探测器上。设计结果为:系统焦距为-1.75mm,F数为2.16,视场为(±40°~±95°)×360°,系统工作波段为486nm~656nm,总长为16.2mm。满足设计要求,系统长度小于20mm,实现小型化系统设计。系统各视场传递函数值在空间频率为227lp/mm时均大于0.4,成像质量良好,满足使用要求。     

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。     

车辆夜间驾驶辅助系统设计

本文针对车辆夜间驾驶过程中视线盲区或者会车过程中车灯对驾驶者的干扰所造成的安全隐患,提出一种近红外多波长自动切换车辆夜间驾驶辅助系统的设计方法.所设计的系统包括可变波长近红外照明系统、超焦距红外成像光学系统、波长自动转换系统、红外成像及信号处理系统、车辆电子控制单元(ECU)连接系统以及投影或屏幕显示与目标提示系统等.该系统利用辅助近红外光源提高道路的红外照明条件,并通过多个近红外照明和成像波长的自动切换实现近红外清晰成像,避免相对行驶车辆会车时光线的相互干扰,提高车辆驾驶的安全性.针对系统主要要求,设计了中心波长850 nm,峰值透过率高于90%,带宽小于20 nm的带通滤光片;确定了满足180 m照明距离所需要的发光二极管的总功率为30 W.     

光学镜头数据库总体设计

作者在VAX8600计算机上建立了光学镜头数据库(OLDB),编制了库管理软件和检索软件,录入了一千余个典型镜头和一千余种光学材料数据,并在不断扩展。测试与使用证明,OLDB性能可靠,操作方便,为光学设计工作者提高设计水平,减少重复劳动,缩短研制周期,提供了一种现代化手段。     

多谱段标准镜头光学系统设计及装校

本文设计了一款检测用的多谱段标准镜头,其焦距为180mm、相对孔径D F=13、视场角2ω=6°。该镜头具有波段（400-1000nm）跨度比较宽的特点,并且对每个特定波长的传递函数值都有严格的要求,即在80 lp/mm时均达到0.5以上,且畸变小于2%。设计时运用光学设计软件ZEMAX的多重结构功能,保证了每个特定的波长传递函数都能达到要求。在装校镜头时通过定心仪精调每组镜片与镜筒的同轴度。经过精细的设计及有效的装校,最终产品测试结果表明轴上星点达到非常良好的效果,传递函数全部满足设计要求。     

联合变换相关器傅里叶变换镜头光学系统设计

针对联合变换相关器的目标识别的设计要求,为提高联合变换相关器光学特性,本文提出三片式傅里叶变换透镜的设计。该设计根据电寻址液晶EALcD和CCD对傅里叶变换透镜的匹配要求确定设计参数。工作波长为O．6328,um,焦距200mm,全视场角4°,相对孔径1：4。系统引入偶次非球面,使镜头结构紧凑、重量轻、筒长短。设计结果表明：在空间频率501p／mm时,光学系统的MTF大于0．8,接近衍射极限,像质优良,满足联合变换相关器的总体设计要求。     

用于光电混合机器人视觉系统的光学Haar小波滤波器

利用光电混合实现方法进行图象特征提取,可以满足机器人实时性的要求,而光学滤波器的质量将影响图象特征提取的效果,在给出光电混合机器人视觉系统,分析了图象各部分在频域中的频谱分布的基础上,得出利用小波带通滤波器提取图象特征,效果更好的结论,并设计了二维Haar小波滤波器,它是由编程方法得到的,具有效果理想,操作方便、灵活的优点。     

机器视觉系统中镜头的选择

介绍了机器视觉中镜头的主要参数以及常见镜头的分类,总结了各个参数相互之间的联系及对成像的影响,阐述了机器视觉中镜头的选取技巧.该方法在实际应用中取得了较好的效果.