利用ZEMAX软件设计了一款大相对口径、长焦距的远心紫外告警光学系统。光学系统包含6片球面透镜,总长约为154 mm。其中光学系统焦距为100 mm,相对孔径为1∶2,视场角为10°。采用具有负折射率温度系数的CaF2作为负透镜进行热补偿。结果表明:在-10~40 ℃内各视场平均光学调制传递函数在10 lp/mm处高于0.4,最大点列图方均根半径小于50 μm。该系统具有成像质量好、结构紧凑、温度适应范围广的特点,适用于紫外告警相机。
光学设计 大相对口径 无热化 紫外告警 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 122203
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 北京航空航天大学, 北京 100083
针对星相机在轨因卫星运动和曝光时间设定的动态条件引起的星点模糊导致星点提取精度下降的问题, 提出一种动态星点坐标确定误差补偿方法, 利用在星相机光学系统入瞳前加入阶梯玻璃的手段实现了提高星相机摄星指向精度的目的。地面标定和在轨测试表明, 星相机指向精度优于1″, 验证了该方法的有效性, 具有一定的应用价值。
亚秒级星相机 动态星点坐标确定 误差补偿 subarcsec star camera dynamic star point coordinates error compensation
针对高精度立体测绘任务对星相机的使用要求, 提出了一种基于光斑高斯拟合的星相机焦面定焦方法。首先, 搭建了基于星点靶标和平行光管的定焦系统, 通过移动靶标在中心和边缘视场获取多幅不同程度的离焦图像; 其次, 采用基于平方加权的质心定位算法计算各视场靶标点像的精确位置用于像面拟合; 然后, 采用Gibbs采样/马尔可夫蒙特卡洛法对每个光斑进行高斯曲面拟合, 获取星点的高斯半径, 通过对各视场的最佳焦面位置进行最小二乘拟合, 得到最佳像面。对上述定焦方法进行了试验验证, 结果表明星相机在各视场的能量集中度测量值与设计值符合, 星相机在轨拍摄的星点图像满足要求。
星相机 定焦方法 高斯拟合 大视场 star camera focus locating Guassian fitting wide field of view
双色红外光学系统能够同时获取长波红外与中波红外的波段信息，有利于目标的搜索和识别.本文针对红外热像仪的需求，对双视场/双色红外光学系统进行了设计.实现了4.4~5.4μm/7.8~8.8μm双波段同时清晰成像，在F#为2.68情况下，通过切换变倍组完成9°×6.75°/3°×2.25°双视场转换.通过红外材料与光焦度的合理分配实现了折射式被动消热差设计.设计结果表明，系统在－40℃~+60℃工作温度下，像面稳定、像质优良，能够满足红外热像仪的使用需求.
光学设计 双视场 双色红外 消热差光学系统 Optical design Dual field of view Infrared dualcolor Athermal optical system
针对中波红外光学系统直观测试要求, 考虑机械机构的限制, 采用光学检测的方法对待测中波红外光学系统的像面位置、弥散斑大小和扫描圆直径测试系统进行了设计。详细介绍了中波红外光学测试系统的原理, 对测试系统中的各个组成部分, 包括光学系统、机械系统和图像处理系统, 进行了深入的讨论。重点对光学系统中主要影响测试精度的准直器、测量显微系统的技术指标进行了计算。最后, 对测试系统的各项指标的测试精度进行了分析, 表明测试系统的精度满足使用要求。
系统设计 中波红外 测试系统 System design MW infrared Measurement
