激光多面体旋转扫描测试系统入瞳漂移的研究

在近代激光测试技术中多面体旋转反射扫描测试系统存在入瞳漂移的问题，带来测试误差，然而经典资料中均未作讨论．本文在理论上推导了激光扫描测试系统中的入瞳漂移，详尽讨论了八面体旋转反射扫描测试系统的入瞳漂移问题，并且分析了旋转半径及入射角与入瞳漂移的关系，得出精确的结论.实际应用中如何根据精度要求设计旋转反射镜、如何选择入射角、f－θ物镜设计中如何考虑入瞳漂移的影响均可利用这一结论．

医用内窥镜矩形视场下入瞳视场角的测试方法研究

医用内窥镜的入瞳视场角是一个关系到内窥镜临床应用的重要指标,同时也直接影响了其他相关光学参数的测试准确性,现有标准中均未提及矩形视场下的测试方法。为了完善医用内窥镜的测试体系,本文从几何光学原理出发构造了入瞳视场角的简化几何模型,建立了医用内窥镜矩形视场下入瞳视场角的测试方法,为矩形视场下内窥镜入瞳视场角的客观测量和评价提供了必要的参考。

多面体转镜扫描系统入瞳漂移现象的讨论

在激光扫描测量中，扫描器的引入误差是影响测量精度的因素之一。本文对多面体转镜扫描系统的入瞳漂移现象进行了详细讨论，推导出入瞳漂移量的数学表达式，为实际应用中选择扫描系统的布局方案和减小入瞳漂移引起的测量误差提供了理论依据。

基于入瞳中心的相位测量偏折术透镜波前像差测量

为了实现高精度、高效率地对透射元件的成像质量进行检测,提出了一种基于入瞳中心的相位测量偏折术(Phase Measuring Deflectometry,PMD)测量透镜波前像差的方法。首先阐述了基于相机入瞳中心的相位测量偏折术测量波前像差的正逆光线模型的基本原理,然后利用ZEMAX软件分别对平凸透镜和摄远物镜的波前像差进行模拟测量,模拟结果表明,与通过正逆光线追迹计算的波前像差结果相接近,验证了所提方法的可行性。最后,在实验中,分别测量了平凸透镜和自建摄远物镜的波前像差,并将该方法测量结果和干涉仪所得结果进行对比:平凸透镜测量结果与干涉仪结果的差是RMS=46.7 nm,PV=92.3 nm;摄远物镜测量结果与干涉仪结果的差是RMS=126.9 nm,PV=112.5 nm。结果表明,所提方法的测量结果与干涉仪结果基本一致。为成像透镜的像差测量提供了一种新的有效的方法。

具有实入瞳的远心离轴三反系统研究与设计

采用远心离轴三反成像系统的空间遥感仪器前有光束限制装置时,要求系统具有实入瞳与之匹配。为了满足这一需要,研究了孔径光阑位于主镜前与系统物方焦平面重合的离轴三反系统的设计问题,推导了主镜和三镜共面时离轴三反系统结构参数计算式及物方焦点与主镜间隔表达式,确定了实现系统物方焦点为实焦点的条件及其解法。据此,针对光谱范围为1.0～2.5μm、F数为4、有效焦距为360mm、视场为5°的设计要求,设计出整个波段全视场像质接近衍射极限的具有实入瞳的远心离轴三反系统,系统非球面最高次数为4次。设计结果表明,这种设计方法可用于实入瞳远心离轴三反成像系统的设计。

基于入瞳中心标定的位相测量偏折术光学元件曲率半径测量

对于传统的相位测量偏折术,基于反射定理的测量原理导致其难以完成具有大陡度的大曲率元件曲率半径全口径测量。因此,传统单目偏折术与平面反射镜相结合的测量方法被提出。然而,现有的测量方法中需将安装于显示器上的平面反射镜严格处于45°倾斜状态,并在水平方向与相机光轴的夹角为45°,这无疑使实验装置的调整难度大大增加。提出了一种基于成像透镜入瞳中心标定的测量方法,该方法只需要利用显示器的平移来获得成像相机的入瞳中心即相机的投影中心,而无需精确调整相机和平面反射镜的姿态,操作简单,易于实现。实验中测量了曲率半径均值为8.262 mm的凸球面光学元件,测量得到其每点的平均曲率半径均值为8.321 mm,PV为0.212 mm,相对误差约为0.71%。相比于现有的正入射光路,所提方法不仅实验装置调整难度低,而且还能保证较高的实验测量精度,验证了该方法的可行性。

对《瞳孔缩小与扩大的自我测定》方法的改进

贵刊88年第4期刊登的“瞳孔缩小与扩大自我测定”一文后,本人进行了多次实践,其效果不太理想。原因是因为人的手臂长度有限,靠持镜子的手臂伸直与弯曲来改变进入瞳孔物体反射光线的强弱,理论上还说得过去,但实践上较难以实现。经反复实践,本人探索到一种效果十分明显的“自则瞳孔缩小与扩大的简易方法,”想借贵刊一角介绍给读者。测试者在室内一般光线下,左手持一面镜子,距眼15厘米左右(远视眼可适当放远些),两眼注视镜中自己的瞳孔物象。在看清自己此时瞳孔物象大小后,右手用电筒照射自己的眼睛。

地面可见光相机探测静止轨道目标可行性研究

基于地面可见光相机探测建立了地球静止轨道上空间非自发光目标的数学辐射模型,利用辐射传输的基本原理,分析了平面目标亮度与探测时间、纬度之间的关系,推导了系统探测能力与光学系统参量及曝光时间之间的关系,简要的分析了杂光对系统曝光时间的影响,理论模型与目前相关试验结果基本接近,表明GEO上空间目标的可见光相机探测是可行的.

利用青海湖对FY-1C、FY-2B气象卫星热红外通道进行在轨辐射定标

介绍利用青海湖水面辐射校正场对ＦＹ－１Ｃ、ＦＹ２Ｂ气象卫星热红外通道进行在轨辐射 定标．先用ＣＥ３１２野外热红外辐射计在水面测量水表辐亮度，再经大气订正传递到卫星入 瞳处，大气订正包括大气吸收削弱和大气产生热发射影响，这两部分对卫星信号的贡献通过 辐射传输模式ＭＯＤＴＲＡＮ３７计算出来．同时进行ＣＥ３１２与卫星通道光谱响应匹配，最终 得到卫星入瞳处的表观辐亮度．这个辐亮度与卫星通道的计数值得到该通道绝对定标系数． 我们对两颗卫星进行了多次定标，结果表明利用青海湖进行的在轨定标与星上定标系数相差 ５％左右，相当于３Ｋ的亮温差．

利用青海湖水面辐射校正场对FY-1C气象卫星热红外传感器进行绝对辐射定标

利用青海湖水面场FY 1C气象卫星热红外窗区通道进行绝对辐射定标 ,由CE312野外热红外辐射计在水面测得辐亮度经大气订正传递到卫星入瞳处 ,考虑到大气吸收削弱影响 ,同时卫星观测路径大气产生热发射 ,这两部分对卫星信号的贡献由探空廓线和卫星观测几何输入MODTRAN37计算出来。同时进行CE312野外辐射计与卫星通道光谱响应匹配计算 ,最终得到卫星入瞳处的表观辐亮度。这个辐亮度与卫星通道的计数值比较得到该通道绝对定标系数。结果表明利用辐射校正场辐射定标与星上定标相差 5 %左右 ,相当于 3K的亮温差。

基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究

论文将凝视红外成像系统的工作过程划分为与目标距离有关的第一阶段和只与探测器有关的第二阶段;针对第一阶段推导了面目标在凝视红外成像系统入瞳处的辐亮度的表达式,针对第二阶段利用黑体定标实验求解了红外图像灰度与入瞳处目标辐亮度之间的表达式;然后基于单站双波段红外成像系统所得到的目标红外图像推导了面目标距离表达式。最后论文采用机场等地实测单站双波段红外图像数据对算法进行了验证并对试验结果和误差进行了分析。

针对SAIL冠层模型的土壤背景反射率修正

提出一种基于SAIL模型的地表反射率修正方案,有效减小地形起伏的影响。通过引入太阳直射光的方向-方向反射与大气散射的半球-方向反射,遵循光路可逆原理对地表反射率进行几何修正,同时考虑地表自身热辐射对入瞳辐射的影响从而修正地表反射率,发展适用于SAIL模型的地表反射率修正模型。利用长常高速部分路段的实测植被理化参数及光谱信息对地形修正后的SAIL模型模拟精度进行对比分析,结果表明地形修正后SAIL模型有效提高SAIL模型模拟的植被冠层光谱精度,修正后SAIL模型可为后续南方地区定量遥感的应用提供更精确的数据支持。

镜头孔径光阑与透视中心关系分析

文章研究了相机镜头孔径光阑与透视中心之间的关系,阐述了孔径光阑的位置不仅决定了镜头透视中心的位置,也是产生图像畸变的一个重要因素,但孔径光阑大小的变化对透视中心的位置没有影响,只能改变像点的光照度与模糊度;通过镜头的光线追迹和实验分析,证明了镜头的透视中心在镜头的孔径光阑的入瞳位置,这些分析结果在PTZ变焦视觉精密测量与跟踪以及全景成像系统中具有重要的应用价值。

一种基于遥感图像仿真的大气查找表优化方法

通过MODTRAN4建立地表反射率-入瞳处辐射亮度在可见光至近红外波段的大气查找表,研究时间因子对入瞳处辐射亮度值的影响,发现入瞳处辐射亮度值与日地距离订正系数随时间成反比,得到用任意一积日的入瞳处辐射亮度数据即可求得其他积日数据的方法.对其进行均方根误差分析的结果表明该方法可行,利用该方法将大大减少查找表的数据量,实现结构的优化.

鱼眼式光学系统的光阑球差与主光线标定

本文讨论鱼眼式光学系统光阑球差的两种简易计算方法──级数法和经验系数法，以及如何确保主光线准确穿过光阑中心的方法。

分孔径三视场中波红外光学系统

为了克服单一光学通道长焦距与大视场之间的矛盾,设计了一款分孔径大变倍比三视场中波红外光学系统。该光学系统采用分孔径技术,包括小视场光学通道和中视场/大视场光学通道,两个通道之间的转换通过切出切入45°放置的反射镜完成,小视场光学通道采用二次成像,仅采用6片透镜,透过率高;中视场/大视场光学通道采用三次成像;小视场光学通道与中视场/大视场光学通道共用一片反射镜和中继组,实现了共出瞳分入瞳——分孔径;小视场长焦距为1 120mm,大视场短焦距为22.58mm,变倍比达到53×;对小视场光学通道进行了三次立体折叠,对中/大视场光学通道进行了一次折叠,有效地对横向和纵向尺寸进行了控制,外形包络在270mm×217mm×258mm范围内,系统紧凑,实现了兼具长焦距和大视场的三视场中波红外光学系统。设计及实验结果表明该光学系统像质良好,满足热像仪使用要求。

逆向成像法畸变测试技术研究

在相对畸变的定义下,提出了逆向成像畸变测试方法。通过把目标靶尺放到被测系统的焦面位置,再将被测光学系统的入瞳位置放到精密转台的转轴位置,将被测光学系统从正向最大视场处向负向最大视场处旋转,测量14个视场点后,可得到各个视场的畸变值。该方法严格要求把被测光学系统的入瞳位置放置在精密转台的旋转轴上,否则无法测量出整个视场的畸变值。焦距测量精度达2μm,畸变测量精度达5.0×10-4。

论赛德象差理论的有效范围及扩展其有效范围的可能性

赛德象差理论有它的特点和前提条件,本文认为正是这些特点和前提条件既使得该理论的公式比较简单,易于普及,又框定了该理论的有效范围,最后分析该理论扩展其有效范围的可能牲。

三种年龄相关性人眼模型的成像质量比较研究

利用Zemax软件建立了Navarro,Atchison和Zapata-Díaz三种年龄相关性人眼模型的光学系统,评估并比较了各模型眼在不同年龄及不同调节状态下的成像质量。模拟了入瞳直径分别为3 mm和5 mm时,各模型眼在年龄为20~60岁时的成像质量,以及Navarro和Zapata-Díaz模型眼在0.5~2 D范围内的调节。结果表明,三种模型眼的成像质量均随年龄的增长或者入瞳直径的增加而变差,Atchison模型眼在不同年龄下的成像质量更好,且较符合临床实际,Navarro模型眼在调节过程中具有更好的成像质量。研究结果可为视光学领域中年龄相关性人眼模型的选择提供参考。