大视场大相对孔径水下专用摄影物镜的设计

分析了大视场大相对孔径水下专用摄影物镜的设计特点.基于反摄远结构引入一个高次非球面设计了相对孔径为1/1.4,水下全视场66°,焦距11.85mm,光谱响应范围0.48～0.60μm,采用平面水密壳窗的水下专用摄影物镜.全视场MTF在空间频率42lp/mm时高于0.4.与相同技术要求下全部采用球面透镜的设计进行比较,表明该摄影物镜结构更简单,成像质量也更优异,能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径、小型化、轻量化的需求.

大视场大相对孔径近红外观测相机光学系统设计

设计了一种用于近红外观测相机的大视场大相对孔径光学系统,它全部采用球面透镜。分析了光学系统的设计难点及相关光学系统结构型式的特点。最终采用了反摄远型光学系统的结构型式,该光学系统的视场为100°,F数为1.5,焦距为5 mm,光谱范围为0.84～0.97μm。光学系统的传递函数全视场大于0.65(@77 lp/mm),相对畸变小于15%,像面相对照度不均匀性小于10%。由此可见,该光学系统的成像质量满足指标要求,并且具有相对畸变较小及各视场相对照度均匀等特点。

近距离大转角目标超宽带ISAR成像

该文采用冲激体制超宽带时域方法,研究近距离大转角目标的高分辨率逆合成孔径成像,针对目标大转角带来的严重的散射点越分辨单元走动、固有的转动角度离散化带来的数据误差以及接收回波过程中的噪声污染等问题,提出了具有强鲁棒性的频域加窗滤波球后向投影算法(Windowing Filtered Spherical Back Projection,WFSBP),从几何上阐明了滤波对转动角度离散化带来的数据误差的补偿作用,分析了大转角目标成像点扩散函数,进而讨论了发射单频信号时的高分辨成像,通过仿真和实测数据进行验证,结果表明,该算法优于传统的后向投影算法,对大转角目标能得到高质量高分辨率的图像。

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。

双谱段全景电晕探测光学系统

为扩大电晕系统探测范围、提高实时探测能力,采用折反射全景结构建立了一种新型双谱段("日盲"紫外/可见光)电晕探测系统.介绍了双谱段折反射全景电晕探测系统工作原理,并根据系统要求确定了镜组结构及子系统光学参量.在分析折反射全景系统像差特性的基础上,研究了折、反射子光学系统间像差补偿及照度均匀性改善方法.完成了视场角为360°×(45°～90°)、相对孔径1∶2的双谱段全景电晕探测光学系统设计.分析结果表明:"日盲"紫外全景系统各视场能量集中度100%弥散圆直径均小于紫外ICCD像元尺寸30μm;可见光紫外全景系统各视场MTF>0.5@83lp/mm.像面照度均匀性优于99.8%;满足了大视场,大相对孔径及高均匀性像面照度等电晕探测需求.

大相对孔径大视场紫外告警相机光学系统

为了满足紫外告警相机的特殊应用需求,分析了超广角光学系统的结构形式、像差平衡以及像面照度的一致性。设计了工作于0.254~0.272m波段的大视场、大相对孔径紫外光学系统,其视场角为120°,相对孔径为1/2。该系统采用反远距,准像方远心光路设计,减小了轴外视场和轴上视场的像面不均匀性;通过优选光学材料并合理分配光焦度优化了系统特性。实验显示,该系统在满足成像质量要求的前提下,具有成像畸变小、像面照度均匀等特点。光学系统全视场最大弥散斑半径小于63.5m,轴上、轴外视场像面照度均匀性小于10%,0.71视场的相对畸变小于20%。整个光学系统结构紧凑,满足设计指标要求,适合紫外告警相机的使用。

大视场紫外告警相机光学系统研究与设计

为了提高紫外探测器系统的信噪比,确保紫外告警相机的低虚警率,分析与研究了大视场紫外光学系统的结构型式,采用反远距、准像方远心光路,实现了大视场光学系统的像差校正,使系统具有优良的成像质量及均匀的像面照度.设计了波段范围为0.254~0.272μm、视场角为110°、相对孔径为1/3的光学系统.系统成像质量良好,畸变小,像面照度均匀.成像质量分析结果表明：全视场最大弥散斑半径小于53.7μm,轴上、轴外视场像面照度均匀性小于15%,0.85视场的相对畸变小于20%,满足紫外告警相机的使用要求.

超大光圈广角日夜共焦监控镜头设计

为满足闭路监控电视(closed-circuit television,CCTV)对宽视场角、低温度漂移和高清成像的要求,设计了一款超大光圈的闭路监控电视镜头,该镜头由6片常用球面玻璃透镜和2片常用非球面塑胶透镜组成,光圈可达1.2,视场角120°,焦距5 mm,总长度小于32 mm,波长范围为436~950 nm,探测器尺寸为1/1.8″(16∶9)。结果表明,该镜头在-40~80℃环境温度内具有低温度漂移,在奈奎斯特频率为120 lp/mm处,在-40℃下全视场调制传递函数(MTF)均大于0.4,20℃下全视场MTF均大于0.3,80℃下全视场MTF均大于0.2。相较于目前已有的安防镜头,本文设计的镜头具有高照度、宽视场角、低温度漂移等优点,公差要求满足现代加工水平,且结构紧凑、易于装调、成本低,可广泛用于安防等领域。