0.1μm大行程精密定位控制系统的研究

本文介绍了一种新型的精密工作台定位控制系统。本控制系统采用伺服电机粗动控制与压电陶瓷精动控制相结合的方法完成对工作台的定位控制 ,并利用衍射干涉光栅测长技术进行实时检测。本系统工作行程 5 0 mm,定位精度± 0 .1μm。

衍射光学元件衍射效率影响混合光学系统性能的一种分析方法

本文从衍射光学元件的衍射效率入手 ,详细地分析了衍射光学元件衍射效率同混合光学系统光学传递函数的关系 。

红外混合光学系统传递函数的一种测试方法及实现

介绍了利用刀口扫描法测试红外混合光学系统光学传递函数的原理,采用此方法,设计了一套实用的红外混合透镜性能测试系统,可实现红外混合光学系统点扩散函数和光学传递函数的测量;针对3～5μm波段的红外混合光学系统进行了像质评价,给出了测试结果;此测试系统对红外混合光学系统的设计、加工以及像质评价具有实际意义。

激光衍射粒度分析仪粒度分布求解方法的研究

本文介绍了激光衍射粒度分析仪的基本原理，给出了光电探测器上的光能分布公式，对其求解方法进行了详细分析。

红外混合光学系统衍射效率的测量方法及其实现

简要介绍了二元光学器件衍射效率的理论计算方法,给出了一些衍射效率的测量方法,在此基础上设计了一套实用的衍射效率测试系统,并针对一个应用在3～5μm波段的具体红外混合光学系统进行了测试,给出了测试结果,此测试系统对红外混合光学系统的设计加工具有实际意义.

光栅衍射效率的二阶标量近似法研究

详细介绍了计算光栅衍射效率的二阶标量近似法 ,推导出一种简单有效的计算光栅衍射效率的近似公式 .给出了利用近似公式对几种情况下光栅衍射效率的计算结果 ,并与普通标量法、严格矢量法的计算结果进行了比较 .

精密工作台定位控制系统的设计与研究

研制了一种大行程精密工作台定位控制系统。提出用伺服电机粗动控制与压电陶瓷精动控制相结合的方法来完成对工作台的定位控制，利用衍射干涉光栅测长技术进行实时检测，最后由计算机完成系统总体控制。本系统工作行程 ５０ｍｍ，定位精度±０． １μｍ。

激光粒度分析仪的数值计算

在介绍了激光粒度分析仪基本原理的同时，对光电探测器上的光能分布公式作了详细分析，提出了一种改进了的计算光电探测器上能量的数值方法。并通过实际计算证明，这种方法能够改善颗粒尺寸分布的求解精度。

基于微端面光纤面板的多孔径视场重叠复眼的视场模型

介绍了多孔径视场重叠的仿生复眼成像系统的性能,建立了基于微端面光纤面板的多孔径视场部分重叠型复眼的成像视场模型。系统地分析了选用的器件参数如顶面、侧面和角面子复眼间的视场角、视场重叠率、视场重叠距离等参数对系统性能的影响,并通过实验系统的复眼视场以及视场重叠率的测量验证了模型的有效性。实验测试显示:本文建立的视场模型与测试结果具有很好的一致性,系统侧面与角面视场的实测值与理论值的误差分别为3.58%和12%;顶面与侧面和角面的视场重叠率误差分别为3.33%和5.17%。该复眼成像视场模型为进一步研究复眼成像的目标探测和跟踪理论奠定了基础,对多孔径视场重叠仿生复眼成像系统的优化设计具有指导作用。

复杂工况下光学元件变形及应力的有限元研究

航天及其它特殊领域的工作环境，会使光学元件的形状及内部应力发生变化，进而对其光学特性产生明显的影响本文运用有限元法，在考虑大加速度引起的惯性载荷的影响的同时。

应用于激光直写设备的转台自动测控系统

极坐标激光直写法是制作二元光学器件较有前途的方法:它对直写设备中的转台测控系统提出了许多特殊要求。本文介绍了一种满足这些要求的新型转台测控系统,它在工作过程中相当于上位机与转台之间的智能外围接口。系统以MCS-51微处理机为核心,采用IEEE-488协议实现与上位机的通讯;能够根据上位机的要求,综合运用比例积分与测速微分反馈原理控制转台转速;以硬件为核心构成的模块,实现了曝光圈数控制及高精度测速。

多孔径仿生复眼成像系统技术进展综述

昆虫复眼是一种理想的小型化、多孔径、大视场的视觉系统,具有智能特征,虽然由于每个复眼的孔径尺寸和数值孔径都很小,使昆虫复眼的视力较差,但是其对运动目标却有很高的探测灵敏度,且对光的强度、波长和颜色等都有较强的分辨力。长期以来,人们一直致力于昆虫复眼的特性以及仿生昆虫复眼的研究。对目前常见的复眼类型和现有的各种类型的仿生复眼系统研究进展进行了深入分析,对比了各种类型仿生复眼系统的结构和技术特点,并对仿生复眼系统的发展趋势进行了展望。

基于PI逆模型的快速微摆反射镜的开环控制

由压电陶瓷驱动器构成的快速微摆反射镜平台存在迟滞特性,影响了对快速微摆反射镜的控制。为了能够有效的对快速微摆反射镜进行控制,采用基于PI逆模型的开环控制方法。首先,采用PI模型对快速微摆反射镜平台的迟滞特性建立数学模型,通过最小二乘法辨识PI模型的参数;其次,基于PI模型的可逆性,求解PI逆模型参数;最后,验证基于PI逆模型的开环控制方法的有效性。根据轨迹跟踪实验得到的数据,在正弦波轨迹输入信号下的均方根误差为1.23%,最大误差为2.45%;在三角波轨迹输入信号下的均方根误差为1.3%,最大误差为2.37%。证明了基于PI逆模型的开环控制方法是可行的,能够有效地控制快速微摆反射镜。

像增强型CCD成像系统的分辨力分析

分辨力和信噪比是像增强型CCD成像系统的两个最主要的参量.为了分析CCD相机分辨力对像增强型CCD成像系统分辨力的影响,本文分别用一个高分辨力像增强型CCD相机和一个普通分辨力CCD相机分别与相同的中继透镜、像增强器和前置镜头耦合,得到一套高分辨力像增强型CCD实验样机和一套对比像增强型CCD实验样机;在不同照度下测量了两套实验样机的分辨力和信噪比,实验结果分析表明:当照度高于1.84×10-3 lx时,像增强型CCD成像系统分辨力受器件分辨力和信噪比共同影响,高分辨力像增强型CCD实验样机分辨力要高于对比像增强型CCD实验样机分辨力.当照度低于1.84×10-3 lx时,像增强型CCD成像系统分辨力主要受器件信噪比的影响,高分辨力像增强型CCD实验样机与对比像增强型CCD实验样机分辨力相当.

基于MEMS陀螺仪及压电微摆镜的光机电联合稳像技术

针对光电平台抖动造成图像平移和旋转导致图像模糊的问题,研究了一种基于MEMS陀螺仪和压电微摆镜的光机电联合稳像实验系统,主要包括MEMS陀螺仪及控制器、压电微摆镜及控制系统和上位PC机后处理系统等。通过位于可见光摄像机上的MEMS陀螺仪及控制器的Kalman滤波获取当前帧相对参考帧的旋转角度,PC机同步采集摄像机的视频图像并计算出图像旋转量进行补偿;采用二维灰度投影法对图像二维偏移量进行估计,分离意向运动和随机抖动,得到抖动偏移量,控制成像光路中的压电陶瓷微摆镜进行光机补偿校正;进一步结合参考图像采用数字稳像方法进行第2次偏移量补偿,实现了对偏移量的大范围和高精度校正,得到清晰图像。实验表明:该系统对角度的稳像精度小于0.4°,对二维平移的补偿精度达到1个像素,图像帧频达到25 fps,可对存在平移和旋转的抖动图像进行有效的校正。

基于变形目镜和OLED的全景周视成像与显示技术

在车载、舰载等运动载体或单兵警戒值守等狭窄空间,传统显示方法难以兼顾显示视场与显示分辨率。针对该问题,本文研究了一种基于变形目镜的全景/周视成像技术与系统。系统采用3路低照度摄像机+4 mm焦距镜头,构成150°左右的全景成像视场,基于FPGA处理平台完成全景图像解析、拼接、校正和显示等算法,实现视频图像大视场拼接与1/3缩放实时显示;由OLED微显示器、变形目镜组和大目镜组成的显示系统使视频图像横向扩大3倍,实时显示全景高分辨动态场景图像。实验系统对全景成像显示技术进行了验证,在军用和民用领域具有广泛的应用前景。

基于PSD的微摆镜角度自准直测试系统设计

基于压电陶瓷的微摆镜是一种典型的二维角驱动部件,微摆镜系统的实用化需要进行微角度的测量,以便得到驱动电压与微偏转角之间的对应关系。设计了一种基于位置敏感探测器(PSD)的微摆镜角度测试系统,应用激光自准直原理,采用两次45°折返式结构,缩小了系统的体积并解决了传统折返式系统难以精准搭建的问题;采用多层前馈神经网络法对PSD进行了非线性校正,修正后整个系统的测量精度可达0.5″,测量范围为±400″。符合微摆镜角度测量的要求。

HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法

为了适应具有太阳、干扰弹、火光等强辐射背景下的高性能热成像应用,可适应温差达1 000~5 000℃以上强辐射干扰场景的HDR热成像成为国内外发展的重要方向。虽然HDR热成像系统动态范围测试系统组成与传统测试系统没有明显的差异,但目前尚没有适宜的测试方法和仪器,其核心在于缺乏大动态范围动态红外辐射源靶标。研究了一种HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法,设计了一种新型的HDR动态红外辐射源阵列靶标,可获得温差不低于1 000℃的HDR动态红外辐射,实现HDR热成像系统动态范围特性的客观测试。实验结果表明:HDR动态红外辐射源阵列靶标在温度范围、稳定性、精度、调制频率等方面满足测试评价的要求,可实现快速、可靠的HDR热成像系统动态范围特性测试,对于推进HDR热成像技术研究和系统测试评价具有指导意义。