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多波段共孔径共焦面光学系统综述
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作者 尤宏波 赵超 +1 位作者 李江勇 杨加强 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1507-1517,共11页
多波段共孔径共焦面光学系统由于具备“一个光学镜头与一个探测器”的性能等效于传统光学系统(两个光学镜头搭配两个探测器)的能力,共口径共焦面成像能够实现视场与目标信息的匹配,为后续各波段信息融合提供前提条件。基于其光学元件数... 多波段共孔径共焦面光学系统由于具备“一个光学镜头与一个探测器”的性能等效于传统光学系统(两个光学镜头搭配两个探测器)的能力,共口径共焦面成像能够实现视场与目标信息的匹配,为后续各波段信息融合提供前提条件。基于其光学元件数量少、体积小等特点,已经成为多波段光学系统新的研究方向。特别是环形反射式光学系统,凭借其体积小的优势,在枪瞄准镜、导引头、机器视觉等领域占据着重要的位置。本文以多波段共孔径共焦面光学系统发展为主线,分析了多波段共孔径共焦面光学系统的研究现状,全面介绍了多种类型的多波段共孔径共焦面光学系统,讨论了其光学结构特点、光学系统性能,并比较了这几种光学系统的优缺点,供光学设计领域研究人员共同研讨。 展开更多
关键词 光学系统 多波段 共孔径 共焦面 光学系统 环形射式 三镜
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一种折反式红外/激光复合导引头光学系统设计 被引量:9
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作者 周晓斌 孙浩 +4 位作者 原琦 刘召庆 张衡 文江华 吴妍 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期987-992,共6页
设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度,将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜,主反射镜采用金属抛物面,优化目镜组透镜尺寸,避免光路内部遮挡,利用反... 设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度,将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜,主反射镜采用金属抛物面,优化目镜组透镜尺寸,避免光路内部遮挡,利用反射式系统一次像面,配合红外材料选取实现红外通道的光学被动消热差设计;在平行光路中设置平板分光和激光窄带滤光片,提高系统分光效率和透过率。设计结果表明:红外通道特征频率35.7 lp/mm处MTF>0.2,激光线性区为2°,满足系统指标要求。 展开更多
关键词 光学系统 激光/红外双模导引头 光学被动无热化 激光线性区
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折反式大视场星敏感器光学系统设计 被引量:16
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作者 吴峰 沈为民 《光学技术》 EI CAS CSCD 2004年第2期142-145,共4页
讨论了由逆卡塞格林结构和补偿器构成的折反式星敏感器光学系统。该光学系统由一块球面反射镜、一块非球面反射镜以及由同种光学玻璃做成的两块球面透镜和一块非球面透镜组成。具有视场大、相对孔径大和易实现等优点。给出了该光学系统... 讨论了由逆卡塞格林结构和补偿器构成的折反式星敏感器光学系统。该光学系统由一块球面反射镜、一块非球面反射镜以及由同种光学玻璃做成的两块球面透镜和一块非球面透镜组成。具有视场大、相对孔径大和易实现等优点。给出了该光学系统的设计指标和设计思想,并给出了由其初级像差公式确定初始结构参数的方法。经优化设计,得到了全视场为20°、入瞳直径为36.3mm、相对孔径为1∶1.2的光学系统。给出了它的成像质量评价。 展开更多
关键词 光学系统 星敏感器 非球面 补偿器 设计 摄远物镜
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一种折反式激光半主动导引头光学系统 被引量:1
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作者 宋岩峰 郝群 +2 位作者 孙卫平 刘灏 李杰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期80-84,共5页
介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构和特点。依据半主动激光导引头的总体指标要求,分析、计算了折反式激光导引头光学系统的关键参数。进行了光学系统的结构选型,分析了激光导引头光学系统的像差和光斑要求,进行了光学系统设计... 介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构和特点。依据半主动激光导引头的总体指标要求,分析、计算了折反式激光导引头光学系统的关键参数。进行了光学系统的结构选型,分析了激光导引头光学系统的像差和光斑要求,进行了光学系统设计。仿真结果表明,整个线性视场范围内,折反式激光导引头光学系统光斑直径稳定无变化,能量分布均匀一致;瞬时视场范围内,光斑直径稳定性优于2%。设计结果很好地满足了系统的设计要求,为激光半主动导引头的下一步研制奠定了良好基础。 展开更多
关键词 激光半主动制导 光学系统设计 光学系统
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机载折反式光学系统的无热化设计 被引量:4
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作者 廖劲峰 丁亚林 姚园 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期39-46,共8页
为了消除在实际飞行过程中温度变化对机载折反式光学系统成像质量的影响,对该系统的光学元件、机械结构等部分进行热分析,实现机载折反式光学系统的无热化设计。首先,根据透镜的光焦度公式推导透镜的光焦度温度函数,列出透镜组的消热差... 为了消除在实际飞行过程中温度变化对机载折反式光学系统成像质量的影响,对该系统的光学元件、机械结构等部分进行热分析,实现机载折反式光学系统的无热化设计。首先,根据透镜的光焦度公式推导透镜的光焦度温度函数,列出透镜组的消热差方程。接着,在考虑支撑结构的影响时引入轴向放大率,以此表现折反式系统部分元件间隔变化对系统焦距影响大的特点。最后,结合前两者确定完整的消热差方程来指导无热化设计。仿真结果表明,工作在486~656nm波段,焦距为1 850mm的机载折反式可见光光学系统在0~40℃之间成像良好,调制传递函数下降不到0.1。 展开更多
关键词 无热化设计 光学系统 轴向放大率 可见光波段
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紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统设计
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作者 胡晨霞 刘英 +3 位作者 王成龙 周广鹏 于晨 党博石 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期219-230,共12页
为解决长焦距大口径红外成像光学系统长筒长、大体积、高成本的问题,设计了基于卡塞格林结构(卡式结构)的折反式制冷型中波红外成像光学系统。鉴于该类系统初始结构的确定缺乏充分的理论指导,推导了由拦光系数α、副镜放大率β_(sec)和... 为解决长焦距大口径红外成像光学系统长筒长、大体积、高成本的问题,设计了基于卡塞格林结构(卡式结构)的折反式制冷型中波红外成像光学系统。鉴于该类系统初始结构的确定缺乏充分的理论指导,推导了由拦光系数α、副镜放大率β_(sec)和中继镜组垂轴放大率β_(relay)三个关键参数表示的计算公式,包括光学系统初始结构参数、系统长度T值、卡式结构初级球差和初级彗差计算公式,分析了系统像差校正难度和紧凑性随α、β_(sec)、β_(relay)的变化规律。基于像差校正难度与结构紧凑性之间的相互矛盾关系,提出了关键参数的最佳取值方法,为确定系统初始结构提供了重要的理论指导。使用ZEMAX软件对初始结构进行设计优化,完成了一款焦距为-600 mm、F数为2的紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统,系统实现了100%冷光阑效率,总长为428 mm,各视场调制传递函数(MTF)值在奈奎斯特频率处均大于0.4,并对系统进行了公差分析,验证了理论的正确性和系统可加工性。 展开更多
关键词 光学系统 二次成像 中波红外 像差理论 光学系统设计
原文传递
消除光学渐晕的FPGA实时校正系统
7
作者 谢虹波 张延坤 +3 位作者 田利峰 费强 谢新旺 孙景旭 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第3期455-459,共5页
光学渐晕效应存在于大部分光学成像系统,严重影响成像质量。如何有效改善光学渐晕效应是航天光学遥感器设计的要点。采用辐射定标方法量化成像系统中光学渐晕效应的影响,并获得校正系数。采用多项式拟合方法对校正系数进行优化,拟合后... 光学渐晕效应存在于大部分光学成像系统,严重影响成像质量。如何有效改善光学渐晕效应是航天光学遥感器设计的要点。采用辐射定标方法量化成像系统中光学渐晕效应的影响,并获得校正系数。采用多项式拟合方法对校正系数进行优化,拟合后校正系统减少约3个数量级,大大降低了对嵌入式系统存储资源的需求。通过多项式拟合方法有效减少了校正系数,对光学渐晕效应改善效果良好,校正前相机的非均匀性误差为13.2%,校正后非均匀性误差降至3.8%,满足一般成像系统对响应非均匀性的要求。该方法校正系数少,适合在基于FPGA处理器中实现,实时性强,资源占用少,具有工程实用价值。 展开更多
关键词 信息处理 光学系统 光学渐晕效应 二次多项式拟合 FPGA
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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
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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 光学系统 中心遮拦
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红外导引头光学系统的抗干扰设计 被引量:2
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作者 李荣刚 张兴德 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期660-661,共2页
文章详细地介绍了某红外导引头所采用的折反式光学系统,并对红外光学系统中产生的干扰进行了深入的分析与讨论。在此基础上,提出了合理的抗干扰措施,通过对红外导引头光学系统进行光机一体化,进一步提高了系统的总体性能。试验结果表明... 文章详细地介绍了某红外导引头所采用的折反式光学系统,并对红外光学系统中产生的干扰进行了深入的分析与讨论。在此基础上,提出了合理的抗干扰措施,通过对红外导引头光学系统进行光机一体化,进一步提高了系统的总体性能。试验结果表明:该系统有着良好的抗干扰性能,满足总体性能指标要求。 展开更多
关键词 红外导引头 光学系统 抗干扰 光机一体化
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多波段共孔径光学成像系统的几种实现途径(特约) 被引量:9
10
作者 邓键 曲锐 黄建兵 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期270-281,共12页
借助微分方法,提出光学系统内的消波段间色差和波段内色差条件,建立了扩展的复消色差理论,通过对比各自波段和全波段的折射率-色差系数,进行材料配对,并迭代优化校正各类像差。由此介绍了几种多波段共孔径光学系统的实现途径和具体设计... 借助微分方法,提出光学系统内的消波段间色差和波段内色差条件,建立了扩展的复消色差理论,通过对比各自波段和全波段的折射率-色差系数,进行材料配对,并迭代优化校正各类像差。由此介绍了几种多波段共孔径光学系统的实现途径和具体设计实例,包括:透射式结构的宽波段及多波段成像物镜光学系统;透射式结构的中波/近红外二次成像变焦系统;透射式结构的中/长波红外二次成像变焦系统;通过反求工程(Reverse Engineering)设计了AN/AAQ-33"狙击手XR"吊舱采用的中波/近红外共孔径透射式前置望远系统主光路;AN/ASQ-228 ATFLIR吊舱采用的共孔径离轴三反射式消像散前置望远系统主光路;AN/AAS-52 MTS-B吊舱采用的同轴偏视场三反前置望远系统主光路;EKV采用的同轴四反二次成像系统;拓展介绍了采用同轴折反式前置望远+后置成像结构的光路结构,包括同轴折反式中波/短波/近红外和长/中/短波红外望远系统+后置分光成像系统的设计;以及一些典型弹载光学系统共孔径或共光路的设计。 展开更多
关键词 光学设计 多波段 共孔径 光学系统 前置望远系统
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一种特殊光学系统基点位置的三种解法
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作者 李祥富 《高等函授学报(自然科学版)》 1998年第2期53-54,共2页
关键词 基点位置 折反光学系统 平面镜 等效理论 主点 焦点 计算方法 作图法 公式法
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一种折反式光学系统的消杂光设计
12
作者 李明 王伟刚 《光学与光电技术》 2012年第1期44-47,共4页
针对一种折反式光学系统相机遇到的消杂光问题,根据杂光计算结果对相机进行了消杂光设计,通过试验对杂光计算结果进行了验证,试验结果与计算结果吻合,验证了消杂光设计的正确性。进行消杂光设计后,相机的杂光系数满足设计指标要求,有效... 针对一种折反式光学系统相机遇到的消杂光问题,根据杂光计算结果对相机进行了消杂光设计,通过试验对杂光计算结果进行了验证,试验结果与计算结果吻合,验证了消杂光设计的正确性。进行消杂光设计后,相机的杂光系数满足设计指标要求,有效地减小了杂光对图像质量的影响。 展开更多
关键词 光学系统 杂光 光线追迹 图像质量
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增材制造金属反射镜的发展综述 被引量:6
13
作者 谭淞年 丁亚林 +1 位作者 许永森 刘伟毅 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期75-86,共12页
随着光学测量与遥感领域的不断发展,折反式光学系统对重量、体积和环境适应性等需求不断提高。基于增材制造技术的金属反射镜以其便于实现优化设计、快速制造和加工工艺性好等优点,逐渐获得国内外学者的关注与研究。与传统金属反射镜相... 随着光学测量与遥感领域的不断发展,折反式光学系统对重量、体积和环境适应性等需求不断提高。基于增材制造技术的金属反射镜以其便于实现优化设计、快速制造和加工工艺性好等优点,逐渐获得国内外学者的关注与研究。与传统金属反射镜相比,增材制造金属反射镜可以提高反射镜的结构刚度,同时可实现更高程度的轻量化。增材制造反射镜可以满足光学系统对环境适应性和快速性的需求。本文首先讨论了金属反射镜的评价指标;其次,综述了国内外在基于增材制造技术制备金属反射镜领域的发展现状和技术参数,从增材制造金属反射镜的基体设计与制备和基体的后处理2个方面展开论述;然后,通过分析,总结了增材制造金属反射镜的技术路线和关键技术;最后,对增材制造反射镜的应用前景提出了展望。 展开更多
关键词 增材制造技术 金属射镜 光学系统 表面改性 定向散射
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基于轴向梯度折射率校正镜的折反式光学系统设计 被引量:1
14
作者 韩培仙 金光 +1 位作者 钟兴 夏春秋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第2期159-166,共8页
传统的两镜折反式光学系统通常采用两片或多片均匀材料的球面校正镜校正同轴两反系统的剩余像差,为了减少校正镜组镜片数量甚至要引入带有非球面的透镜。采用的单片轴向梯度折射率校正镜即可以校正同轴两反系统的剩余像差,又可以减少校... 传统的两镜折反式光学系统通常采用两片或多片均匀材料的球面校正镜校正同轴两反系统的剩余像差,为了减少校正镜组镜片数量甚至要引入带有非球面的透镜。采用的单片轴向梯度折射率校正镜即可以校正同轴两反系统的剩余像差,又可以减少校正镜片数。总结了轴向梯度折射率透镜和带有无光焦度校正元件光学系统的初级像差理论,研究了轴向梯度折射率透镜作为两镜折反式光学系统校正镜的设计方法。并且给出了采用单片轴向梯度折射率透镜作为校正镜,焦距为3000 mm,相对孔径为1/8,视场角为1°的两镜折反式光学系统设计。设计结果表明,系统最大视场波前RMS值小于0.07 l,系统弥散圆半径接近艾里斑半径,在50 lp/mm时的传递函数高于0.35,系统的最大畸变小于0.5,最大场曲小于0.2,系统像质接近衍射极限。 展开更多
关键词 光学设计 两镜光学系统 轴向梯度射率透镜 校正镜
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大相对孔径、大视场、紧凑型空间光学系统设计 被引量:15
15
作者 任志广 李旭阳 倪栋伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期323-329,共7页
设计了一种基于改良曼金反射镜的大相对孔径、大视场的光学成像系统,分析了改良曼金反射镜的像差,提出了改良曼金反射镜的设计方法。系统采用改良曼金反射镜和折反式光学系统结合的形式,相对孔径为1/1.8,视场角为4°×4°,... 设计了一种基于改良曼金反射镜的大相对孔径、大视场的光学成像系统,分析了改良曼金反射镜的像差,提出了改良曼金反射镜的设计方法。系统采用改良曼金反射镜和折反式光学系统结合的形式,相对孔径为1/1.8,视场角为4°×4°,工作波段为450~850 nm,焦距为380 mm,成像探测器像元为2μm×2μm的互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器,在250 lp/mm Nyquist频率处的调制传递函数值接近衍射极限且大于0.5。系统次镜采用曼金反射镜和消色差透镜结合的形式,基于系统初始结构初步优化分析所得的球差、正弦差,采用PW法求解出消色差曼金反射镜的光焦度;基于消色差条件和系统剩余色差,求解出消色差曼金反射镜3个表面的光焦度,计算得到了表面的曲率半径。系统的单色像差及色差均较小,成像质量好。 展开更多
关键词 光学设计 大相对孔径 曼金射镜 大视场 光学系统
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立方星平台相机光学系统设计 被引量:1
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作者 孙永雪 孙晖 +3 位作者 姜守望 王珂 陈刚义 李涛 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第5期229-234,共6页
立方星具有发射成本低、周期短、尺寸小和功率小等优点,非常适合某些创新技术率先验证、星载一体化或者以分布式空间网络的方式提供遥感与通讯等服务,例如星座和编队飞行等。鉴于此,设计一个适用于3U立方星平台的相机光学系统。首先通... 立方星具有发射成本低、周期短、尺寸小和功率小等优点,非常适合某些创新技术率先验证、星载一体化或者以分布式空间网络的方式提供遥感与通讯等服务,例如星座和编队飞行等。鉴于此,设计一个适用于3U立方星平台的相机光学系统。首先通过对不同光学系统结构进行对比分析,确定系统采用同轴折反式结构,该系统的焦距为460 mm,视场角为4°,工作波段为450~700 nm。然后通过分析系统的传递函数,得到系统口径与遮拦比之间的对应关系,确定口径为92 mm,F数为5。最后对系统进行优化,系统以卡式系统为原型,主、次镜为曼金镜,优化后各视场的像质均接近衍射极限,在奈奎斯特频率处传递函数优于0.3。 展开更多
关键词 光学设计 光学系统设计 立方星 光学系统 公差分析 光学传递函数分析
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MEMS激光扫描视网膜投影显示系统设计 被引量:12
17
作者 林俊国 丛强 +2 位作者 许晨 程德文 王涌天 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期306-312,共7页
视网膜投影显示(RPD)是头戴显示器(HMD)领域的一个研究热点,能够克服传统HMD辐辏聚焦矛盾(VAC)。为了使RPD小型便携化,以微机电系统(MEMS)扫描镜作为空间光调制器(SLM)设计制造了折反式激光RPD系统。首先,介绍了辐辏聚焦矛盾,分析了RPD... 视网膜投影显示(RPD)是头戴显示器(HMD)领域的一个研究热点,能够克服传统HMD辐辏聚焦矛盾(VAC)。为了使RPD小型便携化,以微机电系统(MEMS)扫描镜作为空间光调制器(SLM)设计制造了折反式激光RPD系统。首先,介绍了辐辏聚焦矛盾,分析了RPD的基本原理。通过传统的RPD光路结构,实验验证了以MEMS激光扫描投影作为图像源的麦克斯韦观察法原理的可行性,分析并解决了黑斑问题。接着,完成了RPD系统的光学设计,分析评价了系统的性能。最后,制造出小型便携式的原型机,原型机瞳距可调,视场角为30°(H)×22°(V),无畸变,并通过实验对其显示效果进行了验证。 展开更多
关键词 光学设计 头戴显示器 视网膜投影显示 辐辏聚焦矛盾 光学系统
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