Offner分光成像系统的球面自准直法快速装调

Offner分光成像系统由凸面光栅和两个凹面反射镜组成。光学结构上同心的特点使其具有相对孔径大、畸变小、结构紧凑等优点。为了降低Offner分光成像系统的装调难度,提高装调效率,本文基于同心特点和球面自准直原理,研究了Offner分光成像系统的快速装调方法。首先搭建球面自准直装置,当该装置生成的点光源位于球面反射镜曲率中心处时,其反射像点和点光源重合。通过检测反射像点和点光源之间的位置偏差,可判定球面反射镜曲率中心位置的偏离程度。利用该装置定位主镜、凸面光栅和三镜的曲率中心位置,完成Offner分光成像系统的装调。实验结果表明,两块离轴凹面反射镜的曲率中心间距误差可控制在10μm以内,装调完成的分光成像系统成像性能较好,满足指标要求。与现有装调方法相比,该方法具有易于对准、装调速度快、所需设备成本低等优点。

Offner型中波红外成像光谱仪分光系统的设计

Offner型分光系统属于同心光学系统,适用高光谱的分光系统。通过分析和计算确定轴外物点的子午像点和弧矢像点,从而得到Offner型分光系统像散的表达式,采用中心波长消像散的思想,确定系统的初始结构。优化设计适用于中波红外波段（3,000~5,000,nm）的该类型成像光谱仪分光系统。设计得到的系统具有结构简单紧凑、相对孔径大（F/2.5）、物像方远心等优点,色畸变和谱线弯曲均小于0.1%,,成像质量接近衍射极限。

正交分光成像系统实时多光斑亚像素定位研究

正交分光成像系统在高频动态坐标测量中具有独特优势。针对其在高频测量条件下数据量大,光斑坐标难以实时提取的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时多光斑峰值位置亚像素定位算法。首先设计与光斑光强分布相近的模板,通过模板匹配解决了原始图像中因噪声导致的峰值抖动问题;其次对匹配后的图像进行阈值比较并生成窗口信号,对窗内像素进行高斯拟合,拟合中心作为光斑峰值亚像素坐标。计算中充分利用FPGA并行处理的特点,采用流水线设计实现了硬件加速。实验表明,该算法可实现对多光斑位置的实时提取,光斑重复定位极差小于0.1像素,标准差为0.014像素,分辨力达亚像素级别。

光学拼接成像系统

在许多应用场合成像系统的视场往往取决于图像传感器的分辨率,比如在遥感成像系统中。采用多片图像传感器进行机械拼接可以提高图像传感器的分辨率从而扩大成像系统的视场,然而图像传感器的拼接面临技术难成本高的缺点。设计了一种能够实现扩大视场的光学拼接成像系统。该系统的基本思路就是将像面分割成若干部分,这些子像面的位置彼此之间是分离的,因此成像器件安放的位置也不会冲突。该系统采用了金字塔式的分光棱镜来实现分割像面的目的,分光棱镜置于传统的成像系统靠近像面的位置。分光棱镜会造成中心视场有一定的渐晕现象,为了消除渐晕并保证图像具有高的信噪比,4个图像传感器所接收的子图像彼此之间具有一定的重叠,可以相互补偿。4个子图像经过软件拼接可以得到完整的无缝的大图像,与传统的成像系统相比,该系统视场扩大率约小于2×2倍。

电子内镜窄带成像技术与智能分光比色技术的对比研究

目的对比研究电子内镜系统窄带成像技术(NBI)与智能分光比色技术(FICE)各自的优缺点,为广大内镜工作者提供参考价值,也为医院配备"电子染色"内镜系统选型提供依据。方法通过对比OLYMPUS EVIS LUCERA SPECTRUM与FUJINON EPX-4400电子内镜系统结构组成原理,NBI与FICE的成像特点、临床应用,比较分析各自的优缺点。结果NBI与FICE技术主要区别在于:NBI系统是在冷光源上多配置了一个窄带干涉滤光片,FICE系统是图像处理中心增加了光谱估计处理电路和相应程序。结论NBI与FICE作为当前"电子染色"内镜的代表,其技术都是最先进的,各有各优势,各大医院可以结合自身的专业特色和实际来对这两种技术进行选择。

单探测器共孔径多光谱成像系统设计

为了解决多光谱成像系统的轻小型设计难点,采用单探测器多谱段成像方案进行了同时刻四谱段成像系统的光学系统设计。分光原理为,在物镜组前方设置四片楔形滤光棱镜,并在棱镜表面镀上透过不同谱段的透过薄膜;物体辐射经过棱镜后不同谱段的辐射发生不同方向的偏折,即在焦平面的不同位置形成了分离的光谱像。设计过程中,采用渐晕的方法解决谱段间的重叠问题。设计得到的光学系统波段数为4,工作波长为8.20~8.60μm、9.40~9.80μm、10.60~11.20μm及11.20~12.20μm,焦距为55 mm,全孔径为80 mm,光学系统的弥散圆直径小于40μm,并分析了系统的像差特性。分析结果表明,该系统具有良好的成像质量,满足多谱段成像要求。

航天遥感成象光谱仪光谱分光系统

本文讨论成象光谱仪遥感器中光谱分光系统的特性参数和计算方法。

衰减型全内反射红外显微分光成像方法

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家开发出了一种新颖的全内反射红外显微分光成像方法。这种新颖成像方法的成像面积和采集时间要比现有的商业衰减全反射（ATR）系统大得多和快得多。其测量速度比现有的采用内部反射元件的商业系统快10倍，可达到的图像尺寸则要比采用焦平面列阵的ATR方法所能达到的图像尺寸大20倍。

衰减型全内反射红外显微分光成像方法

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家开发出了一种新颖的全内反射红外显微分光成像方法。这种新颖成像方法的成像面积和采集时间要比现有的商业衰减全反射（ATR）系统大得多和快得多，其测量警度比现有的采用内部反射元件的商业系统快10倍，可达到的图像尺寸则要比采用焦平面列阵的ATR方法所能达到的图像尺寸大20倍。

基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施.结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.

近红外微型光谱仪光学系统设计与模拟

基于光谱仪基本工作原理和光学设计理论,以系统微型化、且能满足一定光谱范围和分辨率要求为具体设计目标,提出了基于平面衍射光栅分光的交叉式C-T结构的近红外微型光谱仪光学系统结构方案。采用ZEMAX软件对近红外微型光谱仪的分光系统、成像系统进行了优化设计与模拟分析。最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为900～1 700 nm,分辨率<10 nm,谱面展宽为12.74 mm,F数为8.128 388,系统体积为51.26 mm×41.81 mm×22 mm。

多视场宽时域仿生极高速成像

现有极高速成像系统存在元件复杂、系统庞大以及视场受限的问题。基于螳螂虾小眼和复眼结构提出一种结构紧凑的极高速成像方法,可应用于多种视场和时间范围。仿生极高速成像仿生微绒毛阵列结构,以条纹结构光照明和空间角分复用为基础,实现图像的压缩和瞬态事件时序图像的重现。仿生螳螂虾小眼结构,可以实现视场极高速成像;而复眼系统结构上有小眼系统拼接组成,可以突破限制现大视场极高速成像。时间延迟结构与照明成像光路分离,可以实现飞秒至皮秒时间尺度的瞬态事件记录。因此,仿生多视场极高速成像理论上可以应用于各种视场的成像,仿真实验的摄影频率可以达到1.2×10^(13)帧/s,还原图像分辨率可以达到80.6 lp/mm。仿生极高速成像为大范围、群体性瞬态事件的探测提供了可能,例如光在散射介质中的传播、随机运动等,并且其结构紧凑,为极高速成像仪器的小型化、轻量化打下基础。

蓝菲光学（Labsphere）均衡光源系统提供精确、灵活的校准

对于摄像机、显示器、远程传感设备、远程分光光谱仪（telespectroradiomete）和成像辐射计的校准应用来说，蓝菲光学（Labsphere）的USS-800系列均匀光源系统提供了无可比拟的应用灵活性和升级潜力。蓝菲光学（Labsphere）均匀光源系统是科研、质量控制和过程工程配置中针对应用的低成本解决方案，

USS-800系列均匀光源系统

对于摄像机、显示器、远程传感设备、远程分光光谱仪（telespectroradiomete）和成像辐射计的校准应用来说，蓝菲光学的USS-800系列均匀光源系统提供了无可比拟的应用灵活性和升级潜力。蓝菲光学（Labsphere）均匀光源系统是科研、质量控制和过程工程配置中针对应用的低成本解决方案，可以有输出功率水平连续调节（USS-800C）步进调节（USS-800S）两种输出模型供选择。

一种高效率主被动复合成像雷达分光系统设计

以小型化、高效率为目的,提出了利用全反射原理,采用复合棱镜结构,通过适当选配光学材料,实现在主被动复合成像雷达接收光学系统中对主、被动光束进行高效率分光的方案。根据技术指标要求完成了分光系统的设计,该系统可以对主动成像光波波长850 nm,全视场角3.5°,被动成像光波中心波长9.7μm,全视场角6.9°的两束光进行高效率的分光,计算结果表明,对主被动光波分光效率的理论值都可以达到98%以上,该方案还兼具结构稳定,工艺简单,易于工程实现的优点。该设计方案,可以在主被动复合成像激光雷达接收系统中实现主被动共用孔径,从而实现系统的小型化。

基于级联分光成像的动态火焰层析表征方法

提出一种多相机共光路层析成像方法,对火焰的时空演化特性进行表征。首先,在成像光路结构中利用级联分光棱镜将光能量分配到不同探测通道,在同步控制器驱动下,成像系统能够对瞬态火焰的不同断面同时进行聚焦。其次,建立光学层析系统的空间物像映射关系,基于反卷积算法实现火焰不同断面位置处自发辐射特性的数值解析。实验结果表明,不同相机能够同步独立地获取火焰辐射信息,可实现对动态火焰的高空间分辨率测试。

二元光学超光谱成像仪分光系统设计

二元光学元件用作透镜在原理上色差非常大,若不在设计上做出补偿,则会限制其在宽波段上使用。阐述了利用二元光学元件色散特性的新型超光谱成像仪的基本原理和应用前景。由于国内加工衍射透镜工艺条件的限制,提出利用折衍混合透镜代替衍射透镜来实现色散和成像,介绍了此透镜系统的设计方法,利用光学设计软件进行分析和评估,希望对二元光学超光谱成像仪的设计具有指导意义。

未来光电空对地瞄准展望

为了应对未来空对地瞄准的需求,不仅要改善当前空对地瞄准的能力,而且要探索新的作战概念。本文结合最新的光电技术,提出了提升目前机载光电瞄准系统性能的途径,同时针对当前空对地作战发生的变化,提出了基于ISR的空对地瞄准概念,并对可能用到的新技术进行了描述。

基于Dyson结构的新型快照式分光成像系统光学设计

快照式光谱成像系统可实时获取运动目标的光谱图像,在动态目标跟踪和识别等领域有着迫切的应用需求。快照式光谱成像系统的光谱分辨率与空间分辨率相互制约,针对现有快照式分光成像系统数值孔径小、难以同时实现高光谱分辨率和高空间分辨率的问题,提出了一种基于Dyson同心结构的新型快照式分光成像系统,它具有数值孔径大、成像性能优和结构紧凑等优点;视场离轴和复杂化设计可在保持光学成像性能的同时,增大机械装调空间,具有很好的工程可实施性。优化设计得到的新型快照式分光成像系统的数值孔径达到了0.3,光谱分辨率优于0.54 nm,空间采样点数为112×24。这种高光谱分辨率和高空间分辨率的快照式分光成像系统可为研究对大视场内快速运动目标进行精确探测识别的快照式光谱成像系统提供重要的理论基础。

光放大、控制与器件

TN144 2004064395 微光像增强器的进展及分代方法=Image intensifier’s progress and division of generations[刊,中]/金伟其(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系.北京(100081)),刘广荣…∥光学技术.—2004,30(4).—460-463,466 介绍了微光像增强器的主要性能指标及其对系统成像的影响。分析了像增强器按技术分代和按性能水平分代的方法。针对欧洲的超二代以及美国的三代/超三代像增强器的主要技术指标,说明了按性能分代的合理性。结果表明。