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基于姿态矩阵判据的光学焦距在线快速标定
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作者 全伟 刘阳 王广君 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期934-941,共8页
针对在轨运行的微小航天器发射过程的振动引起的结构变形和在轨太阳光照产生的结构热变形会使发射前对惯性恒星罗盘(Inertial Stellar Compass:ISC)标定的光学系统焦距偏离实际值,进而影响微小航天器的高精度姿态确定的问题,提出了一种... 针对在轨运行的微小航天器发射过程的振动引起的结构变形和在轨太阳光照产生的结构热变形会使发射前对惯性恒星罗盘(Inertial Stellar Compass:ISC)标定的光学系统焦距偏离实际值,进而影响微小航天器的高精度姿态确定的问题,提出了一种基于姿态矩阵判据的ISC光学系统焦距在线快速标定方法。首先,分析了光学系统焦距与姿态矩阵的映射关系;然后,利用任一时刻由滤波生成的姿态矩阵,结合姿态矩阵单位正交特性的这一判据,采用迭代法实现了ISC光学系统焦距的在线快速标定。实验结果表明:该方法对ISC光学系统焦距的标定精度同星点质心提取的像素精度相当,大约为0.01个像素。该方法可在轨随时进行光学系统焦距的标定,标定速度快,且不需要采集大量姿态测量传感器的数据,标定效果良好。 展开更多
关键词 惯性恒星罗盘 标定 光学焦距 姿态矩阵
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长焦距光学系统杂光系数测试仪 被引量:4
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作者 高万荣 查冠华 +5 位作者 苗兴华 潘来俊 张兴珍 梁蕴绵 奏斌 薛鸣球 《光子学报》 EI CAS CSCD 1996年第6期537-540,共4页
报告了一种新的长焦距光学系统杂光系数测量装置,该装置除具有避免了制作大直径积分球的优点外,还能精确测量轴外杂光系数,分析各部分杂光源对杂光系数的影响。
关键词 焦距光学系统 杂光系数 杂光源
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长焦距离轴三反光学系统杂散光的抑制 被引量:14
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作者 李晓平 沙晟春 胡亭亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2603-2608,共6页
对有中间像的长焦距离轴三反系统的杂散光特性进行了模拟分析,并提出了相应的杂散光抑制方法。通过正追和倒追的分析方式,确定系统杂散光的主要来源,找到系统的重要面;根据分析结果,提出了杂散光抑制措施,用系统重要面的变化定性评价杂... 对有中间像的长焦距离轴三反系统的杂散光特性进行了模拟分析,并提出了相应的杂散光抑制方法。通过正追和倒追的分析方式,确定系统杂散光的主要来源,找到系统的重要面;根据分析结果,提出了杂散光抑制措施,用系统重要面的变化定性评价杂散光的抑制效果。分析结果表明,采用抑制措施后很好地抑制了系统的一次散射杂散光。用点源透过率(PST)定量评价光学系统的消杂散光能力,分别计算东西、南北方向离轴角为±40°的PST值,并结合光机系统的应用环境对系统的杂散光抑制能力进行了定量分析。 展开更多
关键词 焦距光学系统 中间像 离轴三反光学系统 杂散光 点源透过率
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靶场光学测量中的变焦距光学系统 被引量:9
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作者 李零印 王一凡 王骥 《中国光学》 EI CAS 2011年第3期240-246,共7页
变焦距光学系统通过调整光学系统参数,改变光学系统的焦距来保证光学系统动态成像的需求。本文从变焦距光学系统的基本原理出发,简单描述了光学补偿与机械补偿变焦光学系统的设计,阐述了常见变焦距光学系统的类型与结构。指出了传统变... 变焦距光学系统通过调整光学系统参数,改变光学系统的焦距来保证光学系统动态成像的需求。本文从变焦距光学系统的基本原理出发,简单描述了光学补偿与机械补偿变焦光学系统的设计,阐述了常见变焦距光学系统的类型与结构。指出了传统变焦距光学系统存在的问题,结合DSP和步进电机在变焦距光学系统中的最新应用,概述了靶场光测设备的变焦距光学系统的最新动态,分析了电机直传技术在靶场光测设备应用的可行性,意在为新一代数字变焦光学系统提供理论参考。 展开更多
关键词 焦距光学系统 靶场 DSP 步进电机
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长焦距大口径连续变焦距光学系统 被引量:12
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作者 田铁印 王红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2369-2374,共6页
为了实现对远距离目标的实时跟踪与测量,设计了口径为650 mm,焦距为5 000~2 000 mm的连续变焦距光学系统.提出了牛顿式折反射光学系统与倒置的连续变焦距光学系统组合的设计方法,实现了光瞳的合理匹配与对接.确定了合适的入瞳位置,消... 为了实现对远距离目标的实时跟踪与测量,设计了口径为650 mm,焦距为5 000~2 000 mm的连续变焦距光学系统.提出了牛顿式折反射光学系统与倒置的连续变焦距光学系统组合的设计方法,实现了光瞳的合理匹配与对接.确定了合适的入瞳位置,消除了变焦过程中像面容易产生的鬼像.通过合理匹配主系统和变焦距系统的光焦度,使得二级光谱最小化.运用CODEV软件对各焦距位置的像差进行优化与平衡,使变焦距光学系统在各焦距位置的像差均得到校正与平衡,像面保持严格的一致性,从而各焦距位置成像质量良好.实验显示该系统全视场平均传递函数均在0.524以上(Nyquist频率:35 lp/mm),满足使用要求. 展开更多
关键词 连续变焦距光学系统 折反射光学系统 光学设计 像质
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70mm高速摄影机大视场长焦距光学系统研究 被引量:2
6
作者 丁旭明 熊望娥 +1 位作者 梁志毅 杨建峰 《应用光学》 CAS CSCD 2003年第1期8-10,共3页
 叙述在70mm大画幅同步高速摄影机大视场长焦距光学系统中,首次采用折反式结构的光学系统。成功地解决了由于视场大而引起中心拦光大,使轴外像质MIF下降过快的问题。做到该光学系统总长度∑L<0.6f′,轴外MTF在N=301p/mm时,MTF>0...  叙述在70mm大画幅同步高速摄影机大视场长焦距光学系统中,首次采用折反式结构的光学系统。成功地解决了由于视场大而引起中心拦光大,使轴外像质MIF下降过快的问题。做到该光学系统总长度∑L<0.6f′,轴外MTF在N=301p/mm时,MTF>0.4,达到了使用要求。 展开更多
关键词 高速摄影机 大视场长焦距光学系统 大画幅 折反式光学系统 中心遮拦
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用高斯光学和三级像差理论求变焦距物镜的初始解 被引量:5
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作者 史光辉 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1047-1060,共14页
ZEMAX和CODE V等光学设计软件,虽然有很强的优化功能,但如果想得到好的设计结果,初始解的选择至关重要。求初始解的普遍做法是,将已有的光学系统或其中某一个组元拿来进行缩放。这种办法带有盲目性。另一种方法就是利用高斯光学和三级... ZEMAX和CODE V等光学设计软件,虽然有很强的优化功能,但如果想得到好的设计结果,初始解的选择至关重要。求初始解的普遍做法是,将已有的光学系统或其中某一个组元拿来进行缩放。这种办法带有盲目性。另一种方法就是利用高斯光学和三级像差理论求变焦距物镜的初始解。这一方法有助于创新设计,但却很少被应用。本文介绍了作者在运用这一方法过程中产生的观点、理念、经验和成果。本文通过一个十倍变焦距物镜设计实例,详细介绍了求初始解的过程,为了验证该初始解的效果,还用ZEMAX进行了像差优化。为了增加说服力,设计过程的每一步,都给出了具体的数据,包括经ZEMAX优化得到的最后结果。 展开更多
关键词 焦距:高斯光学 三级像差 光学设计
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红外变焦距光学系统的研究
8
作者 庞博 刘莹莹 +1 位作者 冯进良 张尧禹 《科技资讯》 2013年第33期79-80,共2页
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... 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。 展开更多
关键词 红外变焦距光学系统 光学设计 调制传递函数
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多焦距光学系统的小型化设计
9
作者 陈希明 张以谟 《光学与光电技术》 2004年第1期5-7,共3页
提出了一种多焦距短筒功率谱采集透镜 (PSCL) 系统设计方案,系统由前组透镜、后组透镜和4倍透镜组组成。F500傅里叶透镜作为前组透镜固定,加后组透镜,实现焦距F500至F800或F1000的切换。在F500或F1000系统后增加4倍透镜组,实现F2000或F4... 提出了一种多焦距短筒功率谱采集透镜 (PSCL) 系统设计方案,系统由前组透镜、后组透镜和4倍透镜组组成。F500傅里叶透镜作为前组透镜固定,加后组透镜,实现焦距F500至F800或F1000的切换。在F500或F1000系统后增加4倍透镜组,实现F2000或F4000的光学系统。设计结果表明,该方案缩短了透镜系统筒长,且像质良好。该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化。 展开更多
关键词 焦距光学系统 功率谱采集透镜 系统设计 傅里叶透镜 筒长 光学信息处理 镜头设计
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光学系统焦距高精度测试方法 被引量:4
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作者 冯晓宇 杜建祥 +4 位作者 侯闹 董科 李文广 岳聪 张建国 《航天返回与遥感》 CSCD 2020年第4期101-110,共10页
有效焦距值是光学遥感器一项重要的光学性能参数,文章提出了一种基于干涉仪的高精度自准直焦距测试方法。该方法采用激光干涉仪定焦,利用双频激光干涉仪和激光跟踪仪分别测量偏转角度和焦点移动量,大大提高了测试精度和测试效率,在不改... 有效焦距值是光学遥感器一项重要的光学性能参数,文章提出了一种基于干涉仪的高精度自准直焦距测试方法。该方法采用激光干涉仪定焦,利用双频激光干涉仪和激光跟踪仪分别测量偏转角度和焦点移动量,大大提高了测试精度和测试效率,在不改变光学系统装调干涉测试光路的前提下,将焦距测试精度控制在0.05%以内,可在系统像质调整过程中进行系统焦距的测试;对影响该方法测试精度的因素进行了研究和分析,给出了相应的解决方法和补偿措施;最后,采用此方法对2个光学系统进行了焦距测试,验证了方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 焦距测试 误差分析 自准直 装调 焦距光学系统 空间相机
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用于红外焦平面成像的变焦距光学系统 被引量:8
11
作者 刘朝华 潘兆鑫 《红外》 CAS 2004年第8期10-16,共7页
1变焦距光学系统简介 变焦距光学系统是指焦距可在一定的范围内变化、而在变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径也基本保持不变的光学系统.变焦镜头在一定范围内可以改变焦距从而可以得到不同大小的视场角、不同大小的影像和不同景物范... 1变焦距光学系统简介 变焦距光学系统是指焦距可在一定的范围内变化、而在变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径也基本保持不变的光学系统.变焦镜头在一定范围内可以改变焦距从而可以得到不同大小的视场角、不同大小的影像和不同景物范围,在民用和军用方面都有重要的应用价值.例如在数码相机中广泛使用变焦镜头来实现对景物的不同拍摄要求,而在军事上变焦镜头则可以用来对目标进行探测和跟踪. 展开更多
关键词 焦距光学系统 红外焦平面成像 红外变焦镜头 红外辐射 光学指标
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复合材料在长焦距空间光学遥感器上的应用 被引量:2
12
作者 吴俊 宋志清 毛建杰 《航天器工程》 2014年第1期32-36,共5页
对碳纤维增强聚合材料(CFRP)和碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料在空间光学遥感器的应用进行了介绍,并以某长焦距空间光学遥感器的主支撑结构为例,对应用不同材料时遥感器的质量、固有频率、热位移等进行了研究。研究结果表明:应用... 对碳纤维增强聚合材料(CFRP)和碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料在空间光学遥感器的应用进行了介绍,并以某长焦距空间光学遥感器的主支撑结构为例,对应用不同材料时遥感器的质量、固有频率、热位移等进行了研究。研究结果表明:应用复合材料能够使主支撑结构质量降为278kg,从而降低发射成本;结构具有较大的刚度,固有频率为156.09Hz,满足设计指标;可以更加有效控制结构热变形引起的光学元件刚体位移,提高成像品质。文章对复合材料更好地应用于长焦距空间光学遥感器,具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 焦距空间光学遥感器 碳纤维增强聚合材料 碳化硅颗粒增强铝基复合材料
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跟踪测量变焦距光学偏心差公差的制定
13
作者 黄玮 《光学机械》 CSCD 1991年第5期7-13,共7页
本文提出了以像点漂移允差为依据,制定跟踪测量变焦距系统光学和相关的机械元件中心偏差公差的方法,并把应用该方法制定的元件偏心差的结果与采用以中心彗差允差为依据所制定的元件偏心差的结果加以比较,为跟踪测量变焦距系统元件中心... 本文提出了以像点漂移允差为依据,制定跟踪测量变焦距系统光学和相关的机械元件中心偏差公差的方法,并把应用该方法制定的元件偏心差的结果与采用以中心彗差允差为依据所制定的元件偏心差的结果加以比较,为跟踪测量变焦距系统元件中心偏差公差的制定提供了一些参考依据。 展开更多
关键词 焦距光学 偏心差 跟踪测量
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ICF终端光学元件损伤在线检测装置的研究 被引量:11
14
作者 冯博 刘炳国 +4 位作者 陈凤东 刘国栋 彭志涛 元浩宇 孙和义 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期2519-2524,共6页
终端光学元件是惯性约束聚变(ICF)系统最重要的组成部分之一。文中针对ICF系统中终端光学元件损伤的高精度、高效率检测问题,对光学元件损伤在线检测技术进行了研究,以“神光一Ⅲ原型装置”终端光学元件为检测对象设计了光学元件损... 终端光学元件是惯性约束聚变(ICF)系统最重要的组成部分之一。文中针对ICF系统中终端光学元件损伤的高精度、高效率检测问题,对光学元件损伤在线检测技术进行了研究,以“神光一Ⅲ原型装置”终端光学元件为检测对象设计了光学元件损伤在线检测系统。针对终端光学元件的排布特点及其检测要求,利用CODEV软件设计了高分辨率变焦距望远光学系统;根据终端光学元件在靶室中的分布位置,设计了相应的对准及定位系统,实现了对球体空间排布的大尺寸光学元件组的远距离、高精度、实时快速检测。模拟ICF靶场环境进行了离线仿真实验,实验表明:系统的MTF曲线在68lp/mm大于0.4,踟%能量分布在2×2像元内。在1.8~2.8m的工作距离下,检测装置对300mm×300mm视场范围内60μm以上的损伤点可以通过图像处理方法进行分辨,160μm以上的损伤点可以进行精确测量;姿态调整系统各运动环节运行精度均优于13arc sec,满足检测要求。 展开更多
关键词 在线检测 终端光学元件 焦距光学系统
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AOTF光谱相机前置变焦光学系统设计 被引量:3
15
作者 赵昭 安志勇 +3 位作者 高铎瑞 王劲松 蔡红星 钟刘军 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期580-585,共6页
基于声光可调谐(AOTF)光谱相机的技术指标和性能要求,采用机械正组补偿方式,实现了10×可见光波段连续变焦光学系统的设计。详细介绍各组元的光焦度分配和初始结构的计算过程,并用Zemax光学软件进行设计,对设计结果进行了像质评价... 基于声光可调谐(AOTF)光谱相机的技术指标和性能要求,采用机械正组补偿方式,实现了10×可见光波段连续变焦光学系统的设计。详细介绍各组元的光焦度分配和初始结构的计算过程,并用Zemax光学软件进行设计,对设计结果进行了像质评价和像差分析,并对凸轮曲线进行求解。设计和分析结果表明:该系统在0.38μm^0.7μm波段实现了30mm^300mm连续变焦,在空间频率50lp/mm处调制传递函数(MTF)值最大达到0.7。该系统可工作在可见光波段,具有变倍比大、变焦曲线平滑的特点,能够满足光谱相机的成像要求。 展开更多
关键词 光学设计 焦距光学系统 初始结构参数 声光可调谐滤波器
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采用最小二乘法提高变焦距镜头的焦距值输出精度 被引量:5
16
作者 熊文卓 孙明超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期151-154,共4页
焦距值是在光学测量中对目标尺寸和距离的计算中的关键参数。针对焦距值的输出精度问题,从变焦距镜头焦距实时输出的工作原理入手,介绍了通过提高焦距测量仪器的精度和测试人员的技能提高原始测量的精度;然后再通过对测量数据的进行数... 焦距值是在光学测量中对目标尺寸和距离的计算中的关键参数。针对焦距值的输出精度问题,从变焦距镜头焦距实时输出的工作原理入手,介绍了通过提高焦距测量仪器的精度和测试人员的技能提高原始测量的精度;然后再通过对测量数据的进行数据处理进一步提高变焦距镜头焦距输出精度的方法。在实际中,利用Origin软件采用最小二乘法对焦距测量原始数据进行5次多项式曲线拟合,使焦距输出值的相对误差<2%。实际使用结果表明,本文方法显著提高了焦距值的输出精度。 展开更多
关键词 焦距光学镜头 焦距 最小二乘法
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变焦距系统设计的快速求解 被引量:20
17
作者 梁来顺 《应用光学》 CAS CSCD 2004年第1期17-20,共4页
变焦距光学系统已经在各种光学仪器上获得了广泛的应用 ,一些新的设计思想也层出不穷。本文介绍的变焦距系统设计的快速求解方法可以贯穿到变焦距镜头设计的全过程 ,还可以应用到光学系统的初始求解、设计过程中的抽样计算、设计数据的... 变焦距光学系统已经在各种光学仪器上获得了广泛的应用 ,一些新的设计思想也层出不穷。本文介绍的变焦距系统设计的快速求解方法可以贯穿到变焦距镜头设计的全过程 ,还可以应用到光学系统的初始求解、设计过程中的抽样计算、设计数据的校对和审核、结构设计中驱动凸轮曲线的求解、外观设计等。本文列举的计算实例说明 ,这种快速求解对完成一项设计具有很多方便。 展开更多
关键词 焦距光学系统 运动组元 焦距函数 求解
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用于目标跟踪/识别中红外AOTF光谱相机光学系统的设计与优化 被引量:1
18
作者 赵昭 安志勇 +2 位作者 王劲松 高铎瑞 钟刘军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期188-193,共6页
为获得红外目标的空间信息和光谱信息,设计了一种用于中波红外声光可调谐光谱相机的光学系统.设计中引入折/衍射混合透镜,在用6片透镜的情况下达到了12×变倍,在长焦处时能识别2 000m远的目标.采用ZEMAX光学设计软件模拟声光晶体的... 为获得红外目标的空间信息和光谱信息,设计了一种用于中波红外声光可调谐光谱相机的光学系统.设计中引入折/衍射混合透镜,在用6片透镜的情况下达到了12×变倍,在长焦处时能识别2 000m远的目标.采用ZEMAX光学设计软件模拟声光晶体的衍射,在晶体出射面上优化设计了4°的楔角,使-1级衍射光能共轴出射.该光学系统在空间频率17lp/mm处调制传递函数值最大达到0.7,能量集中度大于90%,能够满足光谱相机用于识别/跟踪目标的要求. 展开更多
关键词 光学设计 红外光学系统 光谱相机 焦距光学系统 声光可调谐滤波器 目标识别
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基于光学自由曲面的离轴三反光学系统 被引量:32
19
作者 薛栋林 郑立功 张峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2813-2820,共8页
为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统。针对焦距为4 500mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次... 为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统。针对焦距为4 500mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次镜为自由曲面的离轴三反光学系统的关键性能。在提出的光学系统中次镜采用自由曲面设计,提升了光学系统的像差平衡能力;最终选用相对孔径为1/9.5的设计方案,使光学系统全视场平均波像差优于0.030λ(λ=632.8nm),平均传递函数优于0.434(71.4lp/mm),接近衍射极限;在同等条件下系统设计传递函数比传统离轴三反系统提高5%以上。优化设计后光学系统自由曲面次镜与理论球面偏差为1.1λ,采用定制的标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法可完成面形实时高精度检测,解决了大口径凸自由曲面检测的难题。结果表明,采用基于自由曲面次镜的空间光学系统,具有体积小、技术可实现性强、波像差和传递函数等关键性能优越等优点。 展开更多
关键词 光学设计 焦距大视场光学遥感器 离轴三反光学系统 自由曲面反射镜
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中红外AOTF前置光谱相机折/衍射混合变焦光学系统
20
作者 赵昭 王劲松 +1 位作者 高铎瑞 安志勇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期42-48,共7页
设计了基于AOTF器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6片透镜即实现了25~300 mm连续12×变焦,并用ZEMAX软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个... 设计了基于AOTF器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6片透镜即实现了25~300 mm连续12×变焦,并用ZEMAX软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个波段上在空间频率14 lp/mm处调制传递函数(MTF)值接近衍射极限,能量集中度大于90%。可用于大多情况下中红外光谱成像分析以及中红外的目标探测及识别。 展开更多
关键词 光学设计 焦距光学系统 声光可调谐滤波器 光谱相机 红外光学系统
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