鬼像影响下的调制传递函数计算模型

为了探究鬼像对成像系统性能的影响,构建了二次反射产生的鬼像影响下的调制传递函数(MTF)的计算模型。本文首先介绍了在近轴近似下的鬼像分析与描述的方法。接着,从调制传递函数的定义出发,考虑鬼像在像面处的照度对像面调制度的影响,构建了鬼像影响下的MTF计算模型。通过对一系统进行实例计算,并与仿真结果进行对比,均方误差最大不超过0.049373,进而验证了该模型的准确性。同时针对误差较大的结果进行了详细分析,明确了该计算方法的适用范围。研究结果表明,利用近轴近似的方法计算鬼像影响下的MTF在大多数情况下是真实准确的,该研究在光学系统的鬼像分析方面做出了有益探索。

炫光与鬼像的成因及其面积的测试方法的研究

摄像头作为实现智能化的重要元器件之一,在传统电子产品的智能化转型中发挥了重要的作用。小到智能监控摄像头大到智能汽车,都需要摄像头来实现其功能。炫光鬼像作为成像缺陷会严重影响成像画面,是摄像头质量的重要评价项目。本文简述了炫光和鬼像的形成原因,提出一种炫光和鬼像面积的测试方法。

多角度偏振成像仪鬼像校正方法

根据多角度偏振成像仪光学系统特点,分析了仪器的鬼像分布特性,结合光学设计软件CodeV与ZEMAX确定了产生严重鬼像的光学工作面,并对实验测得的鬼像图像进行了标记.在此基础上,利用鬼像畸变与视场的关系,采用多项式拟合的方法得到仪器全视场鬼像位置和形变,并通过实测图像确定了原像和鬼像图像之间的能量衰减比,建立了仪器全视场的鬼像校正模型.最后分别对未饱和及过饱和图像进行了校正,结果表明,此校正方法可以消除至少90%的鬼像杂光.

三波段光学成像系统设计及鬼像分析

为了对目标的多波段辐射特性进行测量，设计了一套300～1000nm三波段光学成像系统．该系统共用同一入射窗口，采用两个直角棱镜进行分光，每个波段使用独立的光学成像镜头，能同时得到目标的紫外、可见光和近红外图像．利用LightTools软件对此系统的鬼像进行模拟分析，发现棱镜表面和窗口玻璃之间的光束多次反射之后，经过光学成像镜头聚焦到探测器靶面上，形成了目标的多重勉像，大大降低了图像的对比度．实验结果表明：采用本文所述方案，三波段成像系统能达到较好的像质；将窗口玻璃和第一个棱镜的角度控制在7”之内可以消除鬼像，对使用棱镜作为分光元件的多波段光学成像系统的设计和研制具有一定的参考意义．

基于CODEV和LightTools的成像系统初级鬼像分析

对鬼像的基本概念和形成原因进行了介绍与分析,提出了利用光学设计软件CODE V定性分析与光机适配性软件LightTools定量分析相结合的鬼像仿真分析方法。使用lightTools软件仿真与系统探测器归一化真实响应照度值相比较找出鬼像路径,给出改进措施。对验证实验中给定的电视成像光学镜头的鬼像路径进行计算和仿真,计算结果表明,镜头轴上鬼像路径的归一化响应照度为3.5×10^(-5),小于探测器的归一化响应范围9.85×10^(-5)~1,探测器无响应,即不产生鬼像,证明该仿真分析方法正确可行。

紫外星敏感器光学系统设计及其鬼像分析

针对空间紫外波段航天器自主导航姿态敏感器的特殊需求,提出基于正组为FK5和熔石英、负组为QF1的新型紫外玻璃组合方法,设计了波段330~365 nm、焦距80 mm、F数1.6、视场角8°×8°的紫外星敏感器。基于近轴鬼像能量计算的方法对鬼像抑制指标进行计算。利用Code V对系统轴上一阶鬼像进行初步的分析与判断,再利用非序列光线追迹对系统轴外多阶鬼像进行仿真计算,得到完备的轴外鬼像能量分布。结果表明,该光学系统结构紧凑,像质良好,各视场成像弥散斑均方根半径10μm内能量集中度大于80%,相对畸变优于0.05%,在相差7等星的动态范围下,像面处亮星最大鬼像光斑照度仅为暗星照度的1/21,满足紫外星敏感器的探测需求。

高功率多程放大系统中鬼像的分析

为了有效地避免鬼像破坏,针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点,利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法,将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析,给出了各个部分的主要鬼像分布·并通过将鬼像分析的结果与前期实验中发现的现象进行比对,证明了此种分析方法的可行性和可靠性·从而为在今后实验装置的改造和类似系统的设计中有效的分析和规避鬼像提供了理论和实验依据·

内掩式透射地基日冕仪中杂光鬼像的消除

为了消除杂散光对日冕仪成像质量的影响,分析了工作波段为530～555 nm的内掩式透射地基日冕仪(其视场为±1.1～3R⊙,分辨率为13.5μm,口径为120 mm,系统F数为8.2)物镜的多次反射形成的鬼像。基于鬼像形成原理,完成建模模拟,提出了结构性遮拦措施,并通过实验论证了遮拦结构对鬼像有良好的遮拦效果,同时验证了鬼像的光强和物镜边缘衍射光基本一致。实验还显示:鬼像的尺寸和模拟基本一致,直径均约为0.9 mm。消除鬼像后,内掩式透射日冕仪消杂光能力和成像质量进一步提高,实现了对日冕的有效观测。

高功率激光装置中终端光学系统的鬼像分析

基于光传输的多叉树原理,研究了用于惯性约束聚变的高功率激光装置终端光学系统中多级衍射和多次反射杂散光与鬼点分布,根据光线经色分离光栅的传播规律进行了实际鬼光路计算,对聚焦透镜、色分离光栅、防护片组成的光学系统产生的杂散光及会聚鬼点进行了全面分析,得出三次谐波鬼点620个,二次谐波和基频光的会聚鬼点相对较少。分析表明非球面的一次反射鬼点最具威胁,大角度衍射和倾斜平面反射使大量鬼点向系统外部移动,并增大鬼光束的像差,减小其危害。这种方法可以以动态数据结构捕捉全部鬼点,并获得鬼光束结构。

复杂光学系统鬼像分析的单向链表实现算法

光学系统的杂散光极易在系统内形成多个鬼像,严重影响光束质量和传输特性。主要研究了复杂光学系统中折射面的多次反射和衍射面的多级衍射而形成的杂散光及其数学模型与计算方法,提出了一种采用单向链表数据结构进行鬼像分析的更加简洁、高效的实现算法。编制了专门的杂散光分析软件,实例计算表明,采用该软件可以快速地分析含衍射元件的复杂光学系统的杂散光,全面描述鬼像在像面的位置和能量分布,分析结果对在光学系统设计阶段排除鬼像的潜在危害具有重要参考价值。

基于四透镜光学系统的鬼像形成研究

通过实验研究了由四透镜组成的中红外透射光学成像系统的鬼像在像平面上的分布规律。研究表明,随着光源入射角度的变化,像平面上透射光聚焦点与鬼像中心的位置相对视场中心发生偏移,且在相同条件下,鬼像中心的偏移量与透射光聚焦点的偏移量并不相同。根据该成像规律,针对鬼像中心的偏移量比透射光聚焦点的偏移量大的透射光学系统,提出一种抑制鬼像的有效方法,即通过调整造成鬼像的核心透镜的角度,使鬼像位移出视场,并利用软件仿真验证该方法的正确性,为以后复杂光学系统的鬼像规避设计提供有益的参考。

神光Ⅲ原型装置中鬼像的近轴计算与分析

针对神光Ⅲ原型装置,提出了一种在复杂的光学系统中进行鬼像分析的有效方法。该方法的特点在于结合了近轴光线追迹法和二叉树的数据存储结构,能对整个神光Ⅲ原型装置中可能产生的1至多阶(最高6阶)鬼像进行全面的分析,且耗费时间较短。通过分析找出了神光Ⅲ原型装置中鬼像能量较集中的几个光学表面,它们分别是:泡克尔斯盒中一个开关的前后表面,经过主放大级后的垂直反射镜面和折返系统末端的一块透镜的后表面等,这些结果都将为设计阶段排除高能量鬼像对系统元件可能造成的损伤提供有力的参考。

透射式光学系统焦平面鬼像特性及验证

为了解决高灵敏度透射式微弱信号探测、超窄谱段探测系统的超低杂散光问题,研究了透射式光学系统焦平面产生鬼像的原理及特性。根据探测器光敏面的表面属性,分析了透射式光学元件与探测器形成鬼像的原因。利用Lighttools软件对光学系统建模分析,仿真模拟鬼像产生及鬼像与主像的位置、能量等关系特性。最后,基于仿真结果设计了鬼像验证实验。仿真分析及实验结果表明,鬼像与主像等大、共焦且中心对称。仿真分析结果与实验结果高度一致,验证了鬼像形成原理及其特性的正确性。该结果可以指导其他高灵敏度透射式光学系统设计阶段对鬼像的消除。

基于热光三阶关联实现鬼像拼图的实验研究

关联成像是通过分析光场的二阶关联特征实现非定域成像,该成像方式为光学成像技术的发展开启了新的篇章.随着关联成像的发展,高阶关联成像在提高图像对比度方面得到广泛关注.本文基于三阶相干理论,提出了图像的拼接方案.该方案将2个空间分离的物体分别放置于2路不同的信号光路中,通过探测光场的三阶关联,实现非定域的鬼像拼图.数值模拟与实验结果均表明:通过采用热光三阶关联技术对目标物体进行拼图,可以重构出物体的完整形态.

眼底照相机光学系统中杂光和鬼像的控制

论述了眼底照相机的原理和控制杂光及鬼像的方法。通过精心设计照明系统的接目物镜 ,使其各个光学表面产生的鬼像位于较理想的位置 ,并通过在照明光路中加入较少的黑点板予以消除。同时通过使照明系统的环行光阑与照相系统的孔径光阑处于相互共轭的位置上 ,达到消除照明系统产生杂光和鬼像的目的。

超高速分幅相机中的无鬼像光学系统

超高速光电摄影系统是目前最常用的一种高速摄影设备。在进行超高速光电分幅相机光学系统的设计时,由于面数较多、结构较为复杂,很容易在像面附近形成鬼像,从而影响成像的锐度和对比度,干扰目标的识别。为了解决鬼像的问题,本研究从光学系统中的关键器件像增强器出发,分析了鬼像形成原因,并进一步采用光纤面板对像增强器进行了优化设计,从而克服了鬼像问题。采用本光学系统组成的超高速光电分幅相机拍摄了高压火花放电的过程,实验结果表明,得到的图像无鬼像。利用该系统可以方便地进行纳秒时间尺度的超高速摄影实验研究,拍摄的照片无鬼像,有利于目标的精确识别和解读。

补偿器设计中鬼像定量仿真分析

针对定性分析方法无法彻底避免鬼像影响检测的现象,在理论分析的基础之上,提出补偿器鬼像定量仿真分析方法。借助光学分析软件,在设计阶段彻底避免鬼像影响检测,并结合实例,说明定性分析方法的局限性,验证定量仿真分析方法的有效性。该分析方法为补偿器的设计分析提供定量分析方法,提高了补偿器研制的成品率,提高了补偿检验精度,对高精度补偿检验技术具有重要意义。

高功率激光系统中鬼像的非线性移动

采用矩阵光学方法 ,计算了高功率高斯光束通过单个凸透镜、单个凹透镜及 4F系统时低阶非线性鬼像的移动 。

机器视觉光路的鬼像分析

分析了机器视觉系统光路中鬼像的来源及危害,给出了怎样利用光学设计软件ZEMAX进行鬼像分析。以某机器视觉系统为例详细阐述并列举了消除机器视觉系统鬼像的一般方法。

克尔效应导致的鬼像位置移动(英文)

在近轴条件下,利用矩阵光学的方法研究了高功率高斯光束通过不同光学元件时,克尔效应导致的介质折射率的变化对鬼像位置的影响。计算了单个双凸透镜,单个双凹透镜以及4F系统中反射光线形成的低阶鬼像的位置移动,并将鬼像位置移动的规律表示为入射光束束腰和峰值光强的函数。