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。     

大长径比整流罩光学系统设计

提出一种采用大长径比非球面整流罩的导引头光学系统,分别就其像差特性和像差校正方法进行分析和探讨.该系统整流罩的长径比为2,工作谱段为中红外波段,半视场角为30°,F数为2.设计结果表明成像质量接近衍射极限,满足红外光学系统的成像要求.     

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.     

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。     

无热化星敏感器光学系统设计

依据热补偿理论,在基于热差互补原理的无热差光学系统材料选取方法的基础上进行了高精度星敏感器光学系统设计和无热化分析,系统工作波段0.5~0.8μm,F数为2,视场角为10°,温度范围-10℃~30℃,通过分析像面移动量、能量集中度曲线和各色传递函数曲线可以看出,光学系统在要求温度范围内性能稳定,基本可以实现无热化.     

大视场角入射平行平面板像差分析方法

基于平面对称光学系统三阶像差理论, 研究平行平面板在大视场角入射情形下的像差解析分析方法. 首先, 研究多个平行折射平面的三阶像差计算方法, 推导出相应的孔径光线传递方程及像差系数表达式； 其次, 在此基础上, 推导出单个平行平面板的波像差和像差计算表达式； 最后, 分别用像差计算表达式和光学设计软件Zemax对含平行平面板构成的大视场角光学系统实例进行像差计算. 结果表明, 用像差表达式计算的结果精度较高.     

阵列波导透视式AR眼镜光学系统设计

针对当前市场上AR眼镜存在的功耗大、重量重等不足,提出阵列波导透视式AR眼镜光学系统设计。对AR眼镜的光学系统进行了设计,采用微型OLED显示器作为像源,由阵列波导与目镜系统组成成像光路。实现了36°视场、6mm×10mm眼动范围、全彩色显示,调制传递函数MTF达到全视场大于0.5、畸变像差小于1%、垂轴色差小于0.003mm的成像效果,保证了佩戴者使用时的观看效果以及佩戴舒适度。     

潜望镜照相窗口光学系统二级光谱校正分析

潜艇潜望镜光学系统的二级光谱非常大,严重影响潜望镜照相窗口照片的清晰度和分辨率.根据二级光谱像差理论,将多光谱CVD硫化锌光学材料应用于潜望镜照相窗口光学系统.采用光学设计软件ZEMAX进行优化设计,结果表明这种材料在潜望镜照相窗口光学系统中具有良好的消像差作用,成像质量优良,能满足较高的使用要求.最后进行了环境变化对光学系统的影响分析,确定了该光学系统的环境自适应区间.     

中等视场大相对孔径水下两档变焦光学系统

研究了水下两档变焦光学系统的设计方法并给出了具体设计实例。采用轴向移动变焦方式,变焦过程中相对孔径保持不变,相对孔径为1/1.4,系统变焦比为2,在水下的宽视场角为60,°有效焦距3.6 mm,用于大范围内搜索目标;窄视场角为20°,有效焦距7.2 mm,用于对目标进行具体分析。在空间42 lp/mm处的宽视场和窄视场的光学传递函数值均大于0.4,成像质量较好。既满足了水下成像对大相对孔径和较大视场的要求,又能够在大范围内搜索目标,小范围内对具体目标进行分析,满足实际应用的需要。     

用于内波竖向观测的数字纹影系统

为了实现对内波等流场的大视场无干扰竖向显示测量,设计了一种透镜和反射镜结合使用的平面反射双光程形式的纹影系统。使用“虚拟光刀”代替传统纹影系统中的真实光刀,且对系统的光学系统和图像采集系统进行了集成耦合设计,可以直接得到实时连续的数字化流场纹影图。对纹影图进行多次Wiener滤波,渐次增大Wiener滤波的像素估计邻域,可以有效去除图像中的随机噪声。     

新型投影式顶焦度计的结构原理及使用

顶焦度计又称对光机、查片机,可用来测量球光镜镜度、散光镜镜度、棱镜镜度以及散光轴线和光学中心点等,是眼镜片冷加工中必不可少的检测仪器。目前常用的顶焦度计有两种：一种为读数投影到影屏上,即投影式顶焦度计;另一种为目镜观察图像,即目镜观察式顶焦度计;其中投影式顶焦度计是目前普遍使用的机型。对投影式顶焦度计的结构原理及使用的阐述,为专业人员的临床使用与培养分析提供了技术参数、技术路线与技术规范。     

空间编码消畸变投影系统的研究

文章介绍了一种应用光学投影放大原理的光学投影系统,使用此系统可以把彩色编码图投射到被测物体的表面,用于三维物体的测量。该系统与传统投影仪成像原理不同,首先用照相机拍摄彩色编码图,然后将底片通过反置相同的照相物镜,投射到被测物体表面;实验结果表明,采用此方法可以很好地消除畸变,满足成像质量的要求。     

光刻机镜头的结构设计与装配

介绍工作波长为193nm的投影光刻物镜的研制,对结构型式的确定和材料的选择以及加工装配工艺进行充分考虑,提出投影光刻物镜结构设计和装配方法.本文研制的镜头在光刻机中获得了广泛应用.     

垂线投影坐标的信息处理及光学ＣＴ反演算法

分析了用光学ＣＴ原理构成无透镜光学遥测垂线坐标仪的结构特点。提出了处理垂线光学投影数据的自卷积算法以及从多个方向投影数据提取垂线坐标的代数反演算法。     

高精密光学元件磨床的加工与检测系统的开发

高精密平面磨床是加工光学非球面元件的一种重要途径.出于通用性和效率的考虑,开发一套面向光学非球面元件的高精密平面磨床的加工与检测系统,以此来实现光学非球面元件的精密加工.以自行开发研制的四轴数控高精密平面磨床为研究基础,采用模块化设计,选用Delphi 7为开发语言,运用Delphi 7和Matlab混合编程技术,搭建了加工与测量系统,实现了光学非球面元件的磨削加工、面形测量、磨削补偿以及环境检测等.实验结果表明,该系统可以满足光学元件的精密加工及检测,并具有较高的工作效率.     

一种新型光纤准直器的设计

利用光学系统中特有的等光程面设计了一种光纤准直透镜,可以实现光纤出射光束的扩束和准直.在分析构成原理的基础上,利用CODE V 软件模拟仿真了该准直透镜,并分析了系统的像差和衍射极限.     

一种二自由度并联摇摆台运动分析与仿真

根据“菲涅耳”光学助降装置发射光束的稳定性设计要求,提出采用一种二自由度并联驱动摇摆台来检验该装置随动系统的稳定性能。采用解析法建立了该试验台的运动方程,算例仿真分析结果表明:通过驱动主运动支链杆长的移动,可以实现既定规律下运动平台的横摇和纵摇运动,完全满足“菲涅耳”光学助降装置的性能测试要求。     

一种工业用内窥镜摄影系统

给出一种新型的工业用内窥镜摄影系统，该系统由内窥镜、光学关节（四节刚性转像透镜导管）、摄影联接管和摄影机四部分组成。它可将图像传到高速摄影机拍摄和记录各种动态过程，也可用ＣＣＤ摄像机接收信息送计算机处理，以进行工业检测。给出了内窥镜摄影系统的基本原理、设计要点和实验结果。     

用面向对象描述法构造光学系统部件数据结构

运用面向对象方法对光学镜头进行描述。采用VC＋＋语言建立特征类系统，构造光学系统零部件的数据结构。这种方法具有结构简单，可移植性强，重用化高等特点。     

基于光流的六旋翼飞行器悬停控制

提出了一种应用惯性光流实现六旋翼飞行器悬停的非线性控制器.为克服外界因素的影响,提出一种辅助悬停控制系统.首先由球面相机获取目标平面的图像,并通过动态映射实现目标点到相机镜头表面的映射;然后比对连续时刻的图像获取目标点的平移光流;最后,使用分散平移光流作为控制器的反馈信息,实现飞行器的稳定悬停.目标平面为室内多纹理的平坦地面,共完成10次测试.实际飞行测试表明,飞行器在水平与高度方向的悬停位置误差为±5 cm,验证了该非线性控制器与辅助悬停控制系统的可行性.