超振荡望远成像系统中球差影响分析

在超振荡望远系统中,球差是影响其分辨本领的重要因素,其原因在于球差导致强度点扩散函数视场内产生高旁瓣,降低该系统的分辨力。本文分析了超振荡望远系统中球差对成像的影响,并确定了该系统对初级球差的容许范围。基于光学超振荡原理,利用线性规划的优化方法,设计超振荡望远系统,在532 nm工作波长下能够实现0.68倍瑞利判据的分辨力。构建针对超振荡望远系统球差的定量分析数学模型,该系统在均方根(root mean square,RMS)不超过0.041倍波长的初级球差干扰下,能分辨三缝目标物,同时分析了窄带工作波长对于该球差系统带来的成像影响。本文在光学测量、环境监视、超分辨望远等领域具有潜在的应用前景。

光纤望远系统中光束限制与眼点位置分析

本文结合光纤望远系统，根据光纤传光特性，分析了普通光纤望远系统和波分复用供暖质优化光纤望远系统中光束传输限制，给出了这两类系统中眼点的具体位置。结果表明它们在不同类型的系统中各不相同，在进行光学设计时应充分考虑其特性。

望远系统光学特性测量与分析设计性实验的开发

本文介绍了望远系统光学特性测量与分析设计性实验的开发思想和实现过程,并将改进后的实验与传统实验方法进行了比较分析,提出了进一步完善的设想.

基于Zemax手持测距望远镜光学系统设计

为实现手持测距望远镜的小型化和轻量化,利用ZEMAX光学软件设计了一款望远部分和接收部分共用的光学系统,其中望远系统的放大倍率6,物镜焦距82.5mm,物镜视场角达到6°,入瞳直径22mm,出瞳距离大于17mm,光学总长控制在90mm以内,系统二级光谱色差满足设计要求。接收部分与望远物镜共用,不仅能满足测距望远镜对其光学系统望远部分和接收部分的性能要求,而且会使光学系统结构简单、质量轻、体型小、较易加工组装。

望远镜型热稳腔设计方法的研究

本文对望远镜型平凹热稳腔工程设计中的几个重要参数,即望远镜放大倍率、望远物镜的焦距、全反膜片的位置以及望远镜的最佳离焦量的确定进行了理论分析。该腔型用于激光高精度打孔取得了满意的成效。

成像光谱仪离轴三反望远系统的光学设计

视场宽、结构紧凑、体积小、质量轻是空间光学成像系统设计研究的热点。在共轴三反镜系统的几何光学成像理论基础上,从离轴三反望远系统的方案选择、初始结构计算、三级像差的校正及光学系统的优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围1.0～2.5μm、焦距f′=300mm、相对孔径f′/4、视场角6.8°×0.1°的离轴三反望远系统,系统非球面最高次数为4次,总长约为f′/2,对于空间频率30lp/mm处,调制传递函数值均大于0.8。

二维多项式位相光瞳滤波实现超分辨望远成像

为了对望远光学系统实现横向超分辨成像,设计了一种高斯特列尔比的二维多项式函数形式的位相型光瞳滤波器,分析了其对光学系统焦点附近光强分布的有益影响。理论分析表明,加入滤波器之后,与无滤波器时相比系统横向光学分辨率提升了1.33倍,同时斯特列尔比为无滤波器时的0.75倍。给出了该种滤波器与典型的三区型、四区型和一维多项式位相型光瞳滤波器的对比,从对比结果可知,二维多项式型滤波器的斯特列尔比为几种滤波器中的最优,且其横向分辨倍率仅次于四区型滤波器,但四区型滤波器的斯特列尔比过低,不适合应用于望远系统。研究了入射光视场角对应用该种滤波器的望远光学系统成像效果的影响,视场角不大于±4°时,具有较佳的超分辨效果。

10°远心离轴三反消像散望远系统的光学设计

在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了成像光谱仪用远心宽视场、大相对孔径离轴三反消像散系统的设计问题,推导出了平像场、远心三反消像散系统初始结构参量和三级像差的计算方程.在给定系统像方焦距f′和F/#的情况下,只要给定次镜对主镜的遮拦比α1和次镜口径D2的具体值,就可以得到一个平像场、远心三反消像散成像系统的初始结构,通过进一步优化可得到满足设计要求的结果.据此设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=720 mm、相对孔径F/4、线视场角为10°的平像场、远心离轴望远系统,其主镜为6次非球面,次镜和三镜为椭球面,在空间频率27.8对线/mm处,调制传递函数值大于0.85.

二元光学器件实现含转像棱镜望远物镜像差补偿研究(英文)

以像差理论为指导分析了混合望远物镜中二元光学透镜与转像棱镜之间的像差补偿问题.计算了二元光学器件的相位系数,确定了含补偿棱镜望远物镜的初始结构.用CODEV光学设计软件对望远物镜初始结构优化后的像差结果表明:系统色差在0.9相对孔径高度得到了校正,纵向球差在容限范围0.5mm之内,最大横向误差为-0.115mm.

利用CCD实现望远系统视差自动测试的研究

视差现象的存在影响了望远系统测量瞄准的精度。针对平行光管法和视度筒法检测视差的局限性,提出了一种基于CCD图像传感器和数字图像处理技术的望远系统视差自动测试方法,论述并推导了视差的测试原理及公式,利用设计的测试系统实现了望远系统视差的数字化测试。给出的测试结果表明,与传统测试方法相比,该测试系统具有快速准确、定量直观的特点。最后分析了影响测试精度的因素。

卡塞格林望远系统与激光束参数匹配

在激光工程系统中,把卡塞格林望远系统等效为一个扩束器和环形光阑的组合形式,研究了激光束的光腰半径与卡塞格林望远系统的参数匹配问题。推导出光束扩束后通过环形光阑衍射的场分布解析表达式,并由此数值计算了由环形光阑引起的能量损失,以及光束扩束后光腰半径与环形光阑外径的比值K对Strehl比的影响。结果表明,在卡塞格林望远系统参数确定的条件下,存在最佳比值K,使损失能量最小,并可以获得较高的Strehl比,得到最大的峰值光强。

成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计

视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=700mm、相对孔径f′/4、线视场角20°的离轴三反望远系统,次镜为球面,主镜和三镜非球面最高次数为4次,在Nyquist频率27.8对线/mm处,调制传递函数值均大于0.87。

小型化望远式激光共焦扫描显微内窥镜

研制了一种激光共焦扫描显微内窥镜,采用望远式显微内窥光学系统,同时实现长距离的图像中继传输、远心f-theta光学扫描和显微内窥成像功能.二维共焦扫描由双振镜实现,低噪音扫描控制信号由嵌入式系统产生.为实现便携式应用,激光共焦扫描显微内窥镜采用小型化设计方案.首先,体内的显微内窥成像光学系统,外径尺寸为8mm,工作长度为250.3mm,可通过标准腹腔镜手术孔进行体内显微内窥成像;其次,采用3mm通光孔径的小尺寸平面反射镜实现体外共焦扫描,摆动频率为100Hz,实现快速共焦扫描;最后,激光控制和荧光探测仅通过电缆和光纤与共焦扫描显微内窥镜前端连接,减小了显微内窥镜的前端尺寸和重量.通过实验验证,本系统的成像视场为φ600μm,光学分辨率为2.2μm,可采用手持式或者其他方式工作,进行体内组织的共焦扫描成像,实现微创、在体的荧光显微内窥术.

复消色差的短波红外望远物镜设计

分析计算了一些普通光学玻璃及晶体光学材料在0.9～2.5μm短波红外段的色散特性.在远距型的物镜结构后组中采用的厚弯月镜能产生一定量的反向色差补偿前组中的二级光谱,所设计的物镜在焦距800mm时的带孔径处最大色差0.13mm.结果表明,采用氟化物玻璃与重火石玻璃的三片式组合在短波红外段具有较好的消色差能力.

快速自适应最佳化算法在望远视频图像中的应用

由于望远系统受到自身图像传感器性能的限制以及外界环境的影响,采集的远距离视频图像会出现对比度低、整体偏暗等问题。首先给出视频图像质量评价方法,然后对视频图像进行全谱变换并建立视频图像的快速自适应最佳化模型,完成视频图像快速自适应最佳化,最后将该算法嵌入到实时视频中,通过综合图像质量评价函数CAF值对比,快速自适应最佳化比其他视频增强算法拥有更好视频图像质量,并且实验结果表明该方法满足视频图像实时处理的要求。

空间光通信综合参数测试用双通道望远系统

提出一种用于空间激光通信综合参数测试的双通道望远系统，长焦通道满足端机远场分布等参数的测量，无焦望远通道可用于跟瞄性能测量。分析了空间激光通信端机远场分布及跟瞄性能测试的原理，设计了一套双通道望远系统装置，该装置光学系统可分别构成离轴卡塞格林系统或离轴三镜无焦望远系统，工作谱段为800—1700nm，通光孔径为300mm。完成了系统的研制和装调，并进行了性能检测，结果表明，长焦通道波像差为0．097h．（λ=632．8nm），无焦通道波像差为0．048λ，均满足设计指标要求。

Ws832分光数码望远镜光学系统设计

本文提出一种望远系统和摄影物镜一体化的设计方案。望远系统中物镜采用三分离式来获得更好的像质,目镜采用非完全对称的对称式结构,在获得合适的工作距离和较长出瞳距离的同时使像差得到良好校正;数码相机部分采用petz-val物镜的形式,其中望远物镜为其前组,经分光板分光,成像光束到达后组,后组采用双分离镜片,并在靠近像面处加场镜,以校正场曲和畸变,提高轴外视场的像质。

基于ZEMAX的折反射式望远物镜的设计

折反射式望远物镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,这种系统的特点是便于校正轴外像差.以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量.在设计过程中通过对计算数据的优化、对像差的校正,逐步达到了预期的要求.这次设计的折反射式望远物镜由两片球面反射镜及五片折射透镜组成.

大型望远系统波前检测中的波前误差修正

在大型望远系统的波前检测中,固定着五角棱镜的运动平台沿并非严格平面的导轨平台移动时,五角棱镜会发生微偏转产生扫描激光束转向的波前误差。用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,计算扫描激光束入射望远系统子孔径时的波前误差,修正此波前误差得到子孔径范围内望远系统自身的波前。

红外折／衍混合离轴望远系统设计

本文针对空间光学系统轻型特点，设计了一个二元光学折／衍混合红外反射式望远系统。采用了离轴式格里高利（Ｇｒｅｇｏｒｉａｎ）结构形式，消除了望远系统中的中心遮拦问题。用衍射光学元件校正系统象差，使反射面为球面，二元光学表面尺寸比施密特（Ｓｃｈｍｉｄｔ）校正板（位于入瞳处）缩小于３～４倍，光学设计运用ＯＳＬＯ软件，光学系统的通光孔径φ＝１２０ｍｍ，焦距ｆ＝－１０００ｍｍ，波长λ＝４．３μｍ，视场２ω＝２°×６°（子午×弧矢），分辨率Ｒｅｓ＝０．０５ｍｍ，ＭＴＦ≥０．４（空间频率ｆｒｅ≤１０ｃ１／ｍｍ）。