红外与激光工程
2022, 51(7): 20210756
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西西安 710021
2 32180部队, 北京 100039
为了补偿光学成像系统在成像过程中受自身重量、振动以及温度变化等因素引起的相位误差, 设计了一种 Z型薄片式柔性支撑结构用于反射镜相位补偿。建立了 Z型薄片的力学模型, 推导了多组柔性薄片模型下的反射镜系统平移刚度和偏转刚度表达式, 根据刚度方程分析了薄片厚度及倾角对柔性支撑结构的力学影响。最后, 通过有限元分析对理论模型进行了仿真验证。针对 100 mm口径铝材反射镜仿真结果表明, 理论推导值与仿真结果相对误差小于 8%, 说明了所建力学模型与刚度方程的高准确性, 为柔性支撑结构的设计、力学分析以及参数优化提供了理论指导。
相位补偿 快速反射镜 柔性支撑 刚度分析 有限元分析 phase compensation fast steering mirror flexible structure stiffness analysis finite element analysis
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 江苏北方湖光光电有限公司，江苏 无锡 214035
3 西安北方光电科技防务有限公司，陕西 西安 710043
设计了适用于制冷型640×512 中波红外凝视焦平面阵列探测器和1920×1080 的CCD 的可见光/中波红外共口径光学系统。该系统在中波3.6～4.8 μm，可见光0.45～0.9 μm，环境温度－40℃～60℃工作，可见光系统焦距500mm，视场角为0.38°×0.43°，F/#为4；中波红外系统焦距600mm，视场角为0.38°×0.43°，F/#为4.8，满足100%冷光阑效率。本设计利用共用卡塞格林系统，利用分光镜实现可见光与中波红外光谱分光，之后接各自校正像差的镜组。该系统满足工程光学的要求，能够良好成像，双波段系统在－40℃～60℃环境温度下的也能够正常工作，并能够实现可见/中波红外远距离识别。
双波段成像 卡塞格林系统 共口径结构 光学设计 dual-band imaging system Cassegrain system common aperture optical design
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
3 空间电子技术研究院, 陕西 西安 710100
为提高伪装目标识别的准确性, 提出将光谱信息与偏振信息相融合的伪装目标识别方法。基于液晶可调谐滤光片(LCTF)搭建了偏振光谱成像系统, 通过实验对绿色植物中隐藏的假植株进行偏振光谱探测实验。利用主成分分析法(PCA)对各偏振方向的目标光谱图像进行波段选择, 获取对应的光谱融合图像后进行偏振度计算, 最终得到被测目标的偏振光谱融合图像。实验结果表明: 得到的偏振光谱融合图像与光谱融合图像相比, 信息熵提高了72%, 平均梯度提高了250%。
偏振光谱成像系统 液晶可调谐滤波器(LCTF) 伪装目标 Stokes矢量 spectral polarization imaging system liquid crystal tunable filter camouflage target Stokes vector
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 中国兵器豫西工业集团公司，河南 南洋 473000
偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段，其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展，微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的研究仅限设计及光学性能分析方面，但并没有给偏振度等效噪声评价的精确理论公式。针对微透镜阵列偏振探测器模型分析了探测器尺寸、偏振片消光比、入射光源的偏振和像素间串扰等因素，给出了偏振度等效噪声的精确理论公式，并用计算机进行了模拟分析。该研究对微透镜阵列偏振探测器性能提高具有重要的指导意义。
偏振度 噪声 微偏振阵列 焦平面阵列 degree of polarization noise micro-polarizer array focal plane array
1 西安工业大学 光电学院， 陕西 西安 710032
2 西安应用光学研究所， 陕西 西安 710065
最小可分辨色差通常使用基于人眼观测的主观方法测量，精度不高。为了提高测量精度，利用人眼敏感度函数Barten模型建立起来一种客观测量模型。即彩色四杆靶图案被成像系统接收，经色彩空间变换、傅里叶变换、人眼敏感函数处理，当测试图案敏感度值与由人眼敏感度函数决定的人眼敏感度阈值相匹配时，将此时的图片转换到CIELAB颜色空间并计算色差，记录不同空间频率四杆靶的测试结果并与主观测量结果相比较。结果表明：基于人眼视觉模型的客观测量方法与主观测量方法所得结果相一致，即所提出的客观测量方法是可行的。
Barten模型 空间频率 敏感度函数 敏感度阈值 MRED MRED Barten model spatial frequency CSF sensitivity threshold value
西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
设计了一种用于红外光电系统性能测试的目标模拟器的光学系统。原理上采用一个无焦系统与后聚焦系统的组合系统, 利用Zemax光学设计软件进行优化设计, 最终设计结果为工作波段8～12 μm, 焦距230.599 mm, 视场12°, 入瞳距600 mm, 入瞳直径100 mm。整个光学系统有9个光学透镜, 最大口径229.77 mm, 光学系统达到衍射极限, 全视场MTF均优于0.39, 80%的能量集中在23 μm的弥散圆内。各项指标都满足设计要求, 能很好地应用于红外光电系统的性能测试。
红外 目标模拟器 光学系统设计 投影光学系统 infrared target simulator optical system design projection optical system
西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
运动条件下，光电系统在一定积分时间内的成像过程是一个动态过程。因此需要引用动态调制传递函数概念来评价运动对成像质量的影响。通过设计一套动态调制传递函数测试系统，对运动条件下动态调制传递函数的变化规律进行数据处理和理论分析。结果发现高频振动时，随着振幅的增大，对调制传递函数的影响越大，与静态条件相比MTF值下降0.01～0.1; 低频振动时，随着振动频率的加强、振幅的增大或积分时间的增长，调制传递函数下降明显，与静态条件相比较MTF值相差0.01～0.5。
动态调制传递函数 正弦振动 成像质量 dynamic modulation transfer function sinusoidal vibration imaging quality
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安710021
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安710065
成像光谱仪是一种“图谱合一”的光学遥感仪器。光栅型成像光谱仪由于原理简单, 性能稳定, 技术发展成熟等优点得到了广泛的应用。光栅成像光谱仪中不同采样步长的选择及不合理的拼接方法会导致目标图像(分划板图像)的畸变, 会使原来分划板图像中的正方形发生不同程度拉伸或者压缩成为矩形。现采用He-Ne激光器确定成像光谱仪的通带宽度, 并利用低压汞灯进行波长定标, 确定特定波长所对应的像元数, 通过基于区域和小波变换的拼接方法完成目标图像, 从而对目标图像的畸变进行校正。实验证明, 可以使畸变量相比原始块匹配拼接方法减小一个数量级。
光栅型成像光谱仪 畸变量 图像拼接 imaging spectrometer distortion image mosaic
