平像场无遮掩大视场两镜系统光学设计

从像差理论出发,提出一种平像场无遮掩两反射镜系统的设计方法,能够同时消除球差、慧差、像散和场曲四种初级像差.描述了该方法的设计过程和步骤,并总结了这种系统的结构特点.利用该方法设计出了视场角分别为6°×6°和20°×1°两个光学系统,其成像质量均达到了衍射限.该系统结构简单,易于装调,在航天遥感领域有很大的应用前景.

云台红外太阳望远镜中光电导行系统的像场旋转

红外太阳望远镜中的光电导行系统是高精度的反馈跟踪系统。在开环控制下,难以实现太阳望远镜的跟踪指标,所以必须使用光电导行作为目标位置反馈系统。但是在地平式系统跟踪过程中,光电导行望远镜中的像场会旋转,如果不进行消旋,光电导行系统就不能工作,这就需要解决光电导行系统中的像场旋转。本文在理论上分析了红外望远镜中光电导行系统的像场旋转,并给出了像在CCD面上的运动变化公式。

1m红外太阳望远镜光电导行系统中像场旋转的分析

云南天文台1m红外太阳望远镜(YNST)光电导行系统是基于检测太阳像在面阵CMOS图像传感器上的偏移量作为反馈控制信号的高精度闭环跟踪系统[1]。由于YNST是一个地平式装置,在太阳像偏移检测量中存在着像场旋转量,为了获取稳定清晰的太阳像,必须对检测量进行消旋[2]才能达到光电导行系统的跟踪要求。根据球面天文学及天体测量学的知识并结合导行镜的光学系统,推导了光电导行系统中像场旋转的变化规律并对其进行模拟分析。

流体不稳定性实验中条纹相机像场畸变的影响

针对激光惯性约束聚变研究中的流体力学不稳定性问题,分析了X光条纹相机固有的像场畸变对惯性约束聚变研究中瑞利-泰勒不稳定性面向背光实验结果的大范围影响,利用非线性插值、非线性坐标变换及代数方法提出了针对该问题的专门的数据处理方法,并给出了一个在实际实验数据处理中的应用例子。实验表明,该方法能有效消除瑞利-泰勒不稳定性面向背光实验结果中的全局像场畸变影响。该方法结合傅里叶分析技术,较好地还原了扰动界面的真实频谱分布。

1.56米天体测量望远镜在加像场改正镜和不加时天测性能的比较

我们对1．56米天体测量望远镜在加像场改正透镜组和不加时，使用同样的方法作天体测量性能的检验，与墨西哥国家天文台的2．12米R－C望远镜的同类结果作了相互比较。结果表明加像场改正透镜组时能获得更好的效果。

微型平像场近红外光谱仪的消杂散光设计

设计和研制了结构紧凑、杂散光低的微型平像场近红外光谱仪。在分光系统设计中不采用附加杂散光遮挡装置的常规方法,而是在准直物镜前设置一块直径为8.5 mm的平面反射镜,通过调节平面反射镜改变入射光束的空间角,使光束全部被准直镜接收,不再产生旁光,从而有效地消除系统内的杂散光,使仪器整体杂散光水平降低了1.13%。另外,该光谱仪选择线阵CCD作为探测器件,不再设置冷却系统也避免了平面光栅带有扫描旋转机构。由于使用CCD作探测器和新的消杂散光设计方法,该光谱仪实现了微型化。

基于图像场能分析的指纹图像增强

手指的脱皮老化以及活体指纹传感器带来的图像误差易影响指纹图像的成像质量。为此,针对低质量指纹图像中存在的纹线断裂、脊谷粘连以及手指脱皮造成的区域性模糊等问题,提出了一种基于指纹图像场能分析的指纹图像增强算法。算法分析和计算了指纹图像的强度场、梯度场、方向场和频率场,并在分析图像本身特点的基础上结合各场能具体信息以及Gabor滤波原理对指纹图像进行逐步的增强处理。实践表明,整套算法对低质量指纹图像增强效果良好,能大幅度提高指纹图像质量。

像场散斑场相位差的统计性质

运用弱散射体产生的部分显现散斑场相位差自由标准偏差的近似表达式,分析了双会聚透镜组成的成像系统产生的部分显现高斯散斑场相位差的自由统计分布。

磁聚焦变像管像场弯曲的改善研究

研制大面积阴极磁聚焦分幅变像管。在2:1电子光学倍率下,研究单磁透镜和双磁透镜成像的像场弯曲。基于光学透镜成像原理,假设成像面形状不随激励微调而改变,推导了离轴点最佳成像位置与激励变化的近似关系式,并由此提出一种测量并减小像管像场弯曲的方法;借助Matlab编程模拟了像管各离轴点的最佳成像位置,拟合得到成像曲面方程,并利用所提出的像场弯曲测量方法进行了测试验证。结果表明,在一定视场范围内,计算机模拟与实验测试结果比较接近。单、双磁透镜下的最佳成像面均为旋转抛物面,但双磁透镜成像像场弯曲比单磁透镜有明显的改善。

像场调制傅里叶变换成像光谱仪的建模与实验研究

为了明确像场调制傅里叶变换成像光谱仪的工作机理,通过分析多级微反射镜对成像光场的相位调制特性,建立了像场调制干涉成像的理论模型。数值计算结果表明,通过对获得的干涉图像数据立方体进行图像剪切与图像拼接,可以重构目标场景的全景图像;通过对剪切后的干涉图像单元进行条纹拼接与光谱解调,可以复原场景中各目标物点的光谱信息。为了验证该仪器的工作原理,利用研制的样机进行了目标场景的干涉成像扫描实验,获取了场景目标的干涉图像数据立方体。通过对各帧干涉图像进行边缘检测与特征配准,实现了干涉图像单元的剪切与全景图像的拼接。同时,通过对干涉图像单元进行条纹拼接、基线校正、寻址切趾与离散傅里叶变换,获得了特征目标的复原光谱,并通过非均匀采样校正与经验模态分解对光谱进行优化,提高了复原光谱的性能。

相干光照明的透镜成像系统离焦像场计算

在相干光成像研究中,相干传递函数是考查相干光成像质量的基本依据。目前的相干传递函数是在特定的近似条件下定义的,因此,基于相干传递函数建立的单透镜系统成像公式只能近似计算像光场的振幅分布。像光场的振幅和相位是同等重要的物理量,对单透镜成像系统进行研究,建立了理想像及像平面附近像光场复振幅分布的准确计算公式,给出了离焦像场的振幅和相位分布的计算方法,并进行了实验验证。

1.2m地平式望远镜视场旋转研究与消旋

简要地讨论了1.2m地平式望远镜的运动特征,定量地给出物方视场旋转的公式,并对像方视场旋转的量和方向给予确定。通过对三种消旋方式的比较得出物理消旋更适合1.2m地平式望远镜视场消旋的结论。

相干点源照明时消球差光学系统的像场结构

利用矢量傅里叶变换和稳相法获得了相干点源位于光轴上任意位置时,消球差光学系统像场结构的积分表达式,详细研究了使用线偏振光照明时像平面上大物方孔径角对像场结构的影响.模拟计算表明,在像空间垂直于光轴的平面上,如果物方孔径角较大,磁场分布绕光轴旋转90°后不再与电场分布相同,电场能量密度、磁能量密度和玻印亭矢量分布的等高线始终近似为椭圆,并且物方孔径角是导致玻印亭矢量分布失去圆对称性的主要因素.同时当使用小像方孔径角时,电场能量密度分布形状的长轴方向垂直于物空间电场的振动方向;随着像方孔径角逐渐增大,电场能量密度分布形状的长轴方向将逐渐变为与物空间电场的振动方向相同.这些结论完全不同于以前理论所预测的结果.

失调拼接式光学系统波前及像场统计特性研究

下一代地基或天基大型望远镜系统多采用拼接式主镜实现。受多个误差源的干扰,拼接式主镜中的子镜面容易偏离设计位置而发生刚性失调,其中,子镜沿着光轴方向的piston误差和绕子镜面内旋转轴的tip/tilt误差尤为突出,对拼接式主镜系统的成像质量产生了严重的影响。从统计的角度出发,解析研究了由piston误差及tip/tilt误差导致的失调非连续波前的统计特性;推导了失调拼接式光学系统的像场质心;基于Maréchal近似,结合失调波前的统计特性,计算了斯特列尔比。研究结果进一步丰富了人们对拼接式成像系统性能的理解。

全自动生化分析仪用分光光度计

结合国家九五攻关"全自动生化分析仪的研制与开发"项目,研制了一种用于全自动生化分析仪的紫外 可见分光光度计。该分光光度计采用全息凹面平像场光栅为分光元件,以硅光电二极管阵列为探测器。光度测试采用后分光技术,从光源辐射的复合光先经样品溶液吸收后再由全息凹面平像场光栅分光,光电二极管阵列同时接收12路光谱信号,多个光谱信号同时检测,实现快速测量。

试析成像器尺寸和景深及实际应用的关系

本文首先介绍了135相机、35mm电影及2/3、1/3英寸CCD成像尺寸的大小关系,然后给出了摄像机的CCD尺寸间接地决定着镜头的焦距和景深这一结论,最后对浅景深在构图美学上的应用特点作了介绍和阐述。

可见近红外线阵CCD光谱仪设计

为了满足快速光谱测量工作的需要,设计了可见近红外瞬态光谱仪。介绍了仪器的主要技术指标,对影响仪器性能的关键单元进行了分析。光谱仪光谱分辨率达到0.4nm,最小积分时间2ms,谱面30mm不平直度0.028mm。现场使用表明,所设计的光谱仪能满足实际工作中的需要。

AIMS太阳望远镜中像旋对稳像精度的影响分析

针对用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统(Accurate Infrared Magnetic field measurements of the Sun,AIMS)太阳望远镜地平式机架在跟踪目标时像场旋转的现象,研究了像场旋转对稳像系统校正精度的影响。首先理论分析了互相关因子算法和绝对差分算法在不同湍流强度及不同探测窗口大小时由像场旋转引起的计算误差。随后在光学分析软件ASAP(Advanced Systems Analysis Program)中建立了包含装配误差的望远镜系统动态光学模型,统计了折轴系统装配误差在望远镜实时跟踪太阳运动时引起的像场平移及旋转。其中,图像在半小时内的最大平移约为0.3 mm,最大像旋约为200″。结果表明,在现有的误差分配情况下,装配误差引起的像旋对稳像精度的影响很小,而为了获得较高的稳像精度,互相关因子算法是首选的稳像算法,且在硬件处理速度允许的情况下,应该选择128×128像素的探测窗口。

数字影像边用边说-15 高精度影像拼接

随着数字影像设备的迅速发展及普及,人们对影像质量的要求也越来越高。虽然像SINAR、PHASE等高端数字后背产品的有效像素在不断提高。

图像畸变程度比拼:面阵扫描PK线阵扫描(三)

数码后背面阵扫描:扫描图像畸变相对较大图像的畸变是由镜头引起的,其畸变程度与镜头的品质和像场利用率有关,镜头的中心部分畸变小,边缘部分畸变大,对于相同的高端镜头,如感光器件的尺寸较小,成像实际只利用了镜头中心部分,边缘基本用不上,虽然拍出来的照片畸变比较小,但是对于大幅面高精度扫描,采用的都是高数量级的传感器,传感器整体尺寸较大,镜头的边缘部分也被利用成像,畸变自然会感觉大一些,如果采用变焦镜头。