红外变焦距光学系统的研究

基于战场环境要求红外光学系统不仅可以兼顾大视场搜索,还能够满足小视场瞄准跟踪的需求,针对160×128元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8~12μm波段折射式长波红外连续变焦系统。该系统变焦过程中相对孔径不变,F数为3,变倍比为15∶1,在20~300 mm范围内可连续变焦。用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,系统的调制传递函数接近衍射极限,成像质量优良,满足光学系统的设计要求。     

较大视场的全自动经纬仪望远物镜设计研究

实现电子经纬仪的数字化、自动化,以提高测量精度和效率,对军事应用有重要意义。针对经纬仪自动化设计过程中存在的原望远镜视场角较小、辅助大视场望远系统结构复杂和目标搜索耗时较长等问题,对全自动经纬仪的望远物镜进行了小畸变、大视场化的设计。结合应用条件,通过理论分析和计算,提出望远镜视场角由1°30′提高到5°的指标。基于Cooke物镜结构,应用ZEMAX进行设计、优化和像质分析,得到了满足设计指标的物镜结构,其MTF值在40lp/mm空间频率处超过0.545,畸变小于0.01%,10μm弥散半径范围内包含的能量比例高于80%。该望远物镜的像质优良,提高了目标自动搜索的效率,满足了高精度测量和自动化的要求。     

含有塑料双层衍射元件的微光夜视折衍混合物镜

为满足微光夜视光学系统的轻小化要求,利用塑料双层衍射元件研制了一款折衍混合微光夜视物镜系统．系统在整个设计波段任意波长的衍射效率均大于90％,有效地提高了光能利用率和成像对比度．系统的视场角为32°,有效焦距为32mm,直径为26mm,长度为49mm,重量为28g;调制传递函数（MTF）在35lp／mm时,边缘视场达到0．4以上,中心视场达到0．7;满足超二代微光探测器的成像要求．同时给出了双层衍射元件的二元面特征曲线,当每周期刻蚀8个台阶时,最小特征尺寸为15．63μm,易于塑料光学元件的挤压成型．     

用于火星探测的危险回避相机鱼眼物镜设计

结合火星上的特殊环境及成像要求,采用"非相似"成像原理,设计了一种用于火星探测的危险回避相机鱼眼物镜。该物镜的焦距4.5 mm,F#为15,系统总长43 mm,观察范围从无穷远到200 mm。仅采用三片分离透镜构成的反远距镜组,实现180°的大视场,且无胶合面和非球面。在奈奎斯特频率40 lp/mm时,MTF曲线接近衍射极限。既保证了成像质量,又做到了镜组简单、结构小巧,具有很高的实用价值。     

同步扫描水下激光成像系统主要参数的分析

利用光束扩展函数和点扩展函数,计算了在一般海水介质中,同步扫描水下激光成像系统,成像距离和成像质量与目标距离、接收视场角、光斑的大小和光功率等参数之间的数量关系。结果表明,压缩激光束和采用窄视场接收能有效地提高成像距离和改善成像质量,适当增大激光光功率也能使得成像距离和成像质量有所提高,但当光功率增加到一定值后,性能改善不明显。     

复消色EL制版物镜的设计

国内外的复消色差制版物镜,其相对孔径都是1:9。其物镜的结构型式是Apo—Germinare或者Apo—Nikkor。本设计采用Plenar型式的物镜结构,其相对孔径为1:5:6,焦距为150mm,视场为150mm。复消色EL制版物镜是国外近几年的新产品。这次我们对f'=150mm,D/f'=1:5.6最大物面为φ150mm放大倍数为2~x-6~x“的复消色EL制版物镜的进行了设计。生产厂还提出了最好不要使用价格较高的稀土玻璃。现有国内外的制版物镜,凡是复消色的其相对孔径都是在1:9,而这里提出的相对孔径是要1:5.6,故必须在物镜的结构形式上作一些新的选择。下面先讨论采用新结构形式的可能性。     

鱼眼镜头的光学系统设计

鱼眼镜头是一种焦距极短但视角很大的镜头.紧凑型鱼眼镜头光学系统的工作波段在可见光范围内,全视场为172°,能很好地解决广角镜头的轴外像差和边缘像面照度问题.设计的鱼眼镜头光学系统具有结构简单、体积小、成像质量好的特点.系统总长80.9 mm,后工作距离为18.8 mm.所选像元尺寸为12μm×12μm,像素数为1 280×1 024时,CCD对应的空间分辨力为27.2 lp/mm,边缘视场的MTF值最小,优于0.60.设计结果较理想.     

基于深度学习的白光-热成像双通道图像识别系统设计

为解决无人机图像自动识别系统对大视场角下小目标的识别准确率及实时性问题,利用深度学习卷积神经网络对热成像-白光联合图像进行目标识别。设计了一种针对具有温度特征的目标物识别系统以及双通道目标候选提名图像识别算法。充分利用热成像图中目标热源特征的HSV值,将目标物从热成像图中进行筛选、分割。通过Canny算子勾勒目标物轮廓,并标记出目标物大致区域,导入白光图像提取含有目标物的有效图像信息。利用YOLO V2算法对候选图像内目标物进行识别。通过实验表明,提出的双通道目标候选提名图像识别算法具有可行性与实用性,能够在大视场环境下对小目标进行精准快速识别,满足无人机机载系统简易、实时和准确性要求。     

双鱼眼结构的720°全景成像系统

描述基于鱼眼镜头具有360°全景成像的特点,实现双鱼眼结构的720°全景成像系统.在鱼眼镜头的光路中插入产生90°偏折的反射面,设计出一种视场角为200°、焦距为1.16 mm、光学后焦距为5 mm的新型偏折式鱼眼全景镜头.将两只90°偏折鱼眼镜头对称排列,并成像于同一个图像芯片上.此外,图像处理器对两幅360°全景图像进行拼接处理,并生成畸变小、清晰度高的720°全景图像.该设计方案具有尺寸小,结构紧凑,双光路单芯片以及成像效果好的特点.     

基于DMD的电视图像目标模拟器变焦系统结构设计

根据电视图像目标模拟器光学系统设计的特点和技术指标要求,介绍了一种基于数字微反射器件(DMD)的电视图像目标模拟器变焦系统结构设计框架,详细介绍了变焦机构涡轮蜗杆以及箱体的结构设计。从机械设计角度出发,给出两个视场光轴调节方法,测试结果表明大、小视场光轴重合,满足不平行度小于1'的要求。整个系统结构紧凑,调试方便,像质良好,重量、体积均满足设计要求,满足模拟器的使用要求。     

CO_2 激光加工机连续可变焦距光学系统

研究了一种长工作距离（１２１ｍｍ）、短焦距、在１９～５７ｍｍ范围内连续可变焦距的ＣＯ２激光加工机新型光学聚焦系统,论述了系统的特点及基本原理,给出了有关设计参数．     

一种用于牙科诊断的变焦光学系统设计

介绍了一种用于牙科诊断的变焦光学系统的设计。系统由两套变焦范围不同的镜头组组成,通过一个半透半反镜组合成共轴系统,分别用于一般观察和细节诊断。两套镜头的组合使用,能得到放大率连续变化的医用图像信息。自动调焦系统的引入,大大提高了物深,能更好地满足实际应用的需要。设计结果能达到50 mm以上景深要求,空间分辨率为30线对(lp)mm时,MTF值均高于0.2。     

光学窗口后向回波能量模型及特性研究

基于光学窗口后向回波的能量特性进行猫眼效应回波探测系统设计,利用Collins公式建立了光学窗口后向回波的能量模型,通过数值计算研究了后向回波能量的空间传输、空间分布、探测系统接收回波能量等特性,利用搭建的实验装置对模型进行了验证. 结果表明,后向回波能量特性与光学系统的焦距、离焦量、孔径以及入射角密切相关,解决了几何光学方法无法分析能量空间分布的问题;随着入射角的增大,回波光束形心相对激光发射中心会存在一定的偏差量;通过实验验证了在光学窗口视场范围内,入射角对于回波能量空间分布几乎没有影响.      

激光粒度仪中的短筒功率谱采集物镜设计

为了满足测粒范围要求，光学衍射式激光粒度仪需要配备多种焦距透镜，其中长焦距透镜会使 仪器结构庞大。提出一种正负结构的远距型功率谱采集透镜设计方案，其中前组固定，更换后组透镜实现焦距F500、F800和F1000的变化，系统筒长小于600mm，并给出设计结果。该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化。     

共焦法在不同环境对定焦间距精度的影响

大口径长焦距光学元件的测量一直没有好的解决办法,现利用激光共焦组合焦距测量原理对光学元件进行测量。由于焦点之间的间距值误差传递系数最高,所以要对定焦间距进行准确定焦。对包括被测超长焦距的透镜和未包括超长焦距透镜的激光共焦系统进行两次精确定焦,通过测量两定焦焦点位置之间的距离来获得定焦间距;并在不同的环境下反复测量,以观察环境对于测量精度的影响。通过测量结果可以知道,利用有机玻璃框隔离时测量精度更高,标准差可以达到0.005 4。     

Optimum Combined Lenses for Confocal Biochip Scanning System

IntroductionLaboratory-on-a-chip technology[1 5] has gainedinterest in recent years,and consists of threeclassic steps:sample preparation,biochemicalreaction,and detection analysis.Many researchgroups have used small biochips to studypolymerase chain reaction (PCR) amplification[1 ] ,DNA sequencing[2 ] ,ligase chain reaction(LCR) [3] ,dielectrophoresis of cell separation,andcapillary electrophoresis[4 ,5] .Some importantbiochip detection systems[6 8] have been developed,such as the dual-la…     

聚合物微透镜阵列的光学性能测试

本文测试了用按需滴定技术制备的聚合物折射微透镜阵列的焦距、透光性、表面粗糙度、波象差、阵列均匀性等参数,并分析了折射型微透镜阵列的光学特性。测试结果表明,用这种方法制备的微透镜阵列具有很好的光学性能和几何形状,焦距在8～10范围内。