摘要：声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪能够同时获取图像、光谱及偏振信息,已成功应用于航天、农业、林业、医学及食品安全等领域,具有较好的发展前景。光学系统是AOTF成像光谱仪获取信息的关键部件之一。为此,研究国内外常见的AOTF成像光谱仪光学系统,介绍AOTF的工作原理及光谱仪的总体设计方案,计算全系统的前置、准直及成像等子系统光学设计参数,完成共口径光学系统的仿真设计。前置光学系统采用自由曲面离轴三反结构,与准直系统的光曈匹配,准直及成像系统为光阑前置的离轴三反系统。仿真设计结果表明,在工作谱段为0.4~5.0μm、焦距为125 mm、F数5和视场角为5.3°的情况下,系统的MTF值分别在谱段0.4~1.0μm、1.0~3.0μm和3.0~5.0μm下均接近于衍射极限且大于0.57,畸变小于5%,成像质量良好。

摘要：红外光谱成像系统、光场成像系统、光学显微系统、偏振干涉成像系统、复眼成像系统、环带式全景光学系统、多尺度成像系统及头戴式增强显示系统等光学系统中,通常需要中继光学系统来实现光路衔接、配曈、偏转等。研究了现有中继光学系统结构,介绍了光阑前置即具有实入曈的像方远心离轴三反光学系统的设计方法及自由曲面的描述方法,完成了满足设计参数的具有实入瞳的远心中继光学系统仿真设计,系统各镜采用XY多项式描述的自由曲面离轴三反光学系统结构。CODEV仿真设计结果表明,在工作谱段0.4~5.0μm、焦距400 mm、F数3、视场角2ω=8°下,系统MTF(Modulation Transfer Function)接近于衍射极限,畸变小于1%,成像质量良好。

摘要：为了获得工作谱段范围在400～900 nm声光可调谐滤波器(AOTF)的成像光谱仪系统的二维空间信息、一维光谱及偏振信息,设计了一种应用于AOTF成像光谱仪的光学系统。介绍了AOTF的工作原理,根据AOTF光谱成像仪总体方案,对光学系统的物镜、准直镜及成像镜进行了合理的光学参数分配。设计中采用CODE-V光学设计软件模拟AOTF的多级衍射,在晶体中心即孔径光阑共轭的位置处设置了一块透射式光栅来模拟晶体的偏转,成像镜同时收集由AOTF产生的正交偏振的正、负一级衍射图像,整个系统采用了3种光学玻璃,最终完成了一个设计质量在32 lp/mm的空间频率下,调制传递函数(MTF)均值为0.75的光学系统。

摘要：为使嫦娥二号卫星CCD立体相机在100km高度的圆轨上能够获取地元分辨率力为7m的图像,设计了一种两线阵立体测绘CCD相机光学系统。介绍了两线阵立体测绘相机的工作原理。根据卫星总体的指标要求,对光学系统的主要参数进行了详细计算,确定系统的焦距为144.4mm,视场角为42°,相对孔径为F/9,光谱范围为450～520nm。光学系统采用6组7片型消畸变复杂化的双高斯结构形式,在50lp/mm奈奎斯特空间频率下平均调制传递函数为0.67。给出了嫦娥二号卫星CCD立体相机在100km高度的首轨图像和极区图像,图像清晰、层次丰富,表明该光学系统能满足任务要求。

摘要：介绍了非共线声光可调谐滤波器的构成及基本原理,计算了非共线声光可调谐滤波器衍射出的±1级衍射偏振光的偏转角,采用在光路中添加光楔的方法补偿非共线声光可调谐滤波器晶体色散引起的图像漂移.分析结果表明使用TeO2材料设计的光楔在楔角为7.6°的时候可以控制图像漂移在一个像元以内,并在400～900nm的工作波段范围内满足稳定成像的要求.

摘要：讨论了在高温环境下使用的电视摄像镜头的设计方法,分析了在这种特殊使用条件下的材料选择、光学参数的确定和光轴的指向问题.提出了一种采用三次成像的方法来实现设计要求,在保持系统各单元孔径都很小的前提下,拉长系统的结构长度,并给出了具体设计结果的评价参数,表明该系统可在较宽的温度范围内获得非常好的成像质量,设计思想适合于高温环境下光学系统的设计实践.

摘要：介绍了一种用于航天立体摄影的大视场准远心光学系统，其光组结构形式为复杂化的双高斯型．主要光学参量为f’=23．3mm；2ω=37．8°；F／数=F／5；MTF均值达到0．8时，对应的空间分辨率大于36lp／mm；光谱适应范围为0．5～0．75／μm．在实验室进行了模拟推扫，合成了三维立体图像．模拟试验结果表明该光学系统满足航天立体摄影的要求．

摘要：采用一台大面阵CCD和广角摄影物镜的组合,研制成功一种新型的单面阵CCD航天立体摄影测量系统.该系统焦距为23.3mm;视场角为40°;在空间分辨率为36lp/mm时,MTF均值达到0.8以上;光谱适应范围为0.5μm～0.75μm.和国内外常用的三线阵CCD遥感立体测量相机相比,本系统结构更简单、体积更小,重量更轻,更加适用于航天遥感应用环境.

摘要：声光可调协滤波器(AOTF)成像光谱仪可同时获取探测目标的空间图像和光谱信息,具有体积小、质量轻、中心波长挑选灵活等优势。提出一种基于AOTF成像光谱仪组合变焦光学系统设计方案并完成了主动变焦前置光学系统仿真设计。该方案由主反式变焦前置系统和具有任意放大倍数的投影系统组成,可实现大变焦范围主动变焦成像。前置光学系统的初始结构由主反式变焦系统设计理论确定,利用同轴系统的离轴解和参数优化完成离轴三反远心结构的设计和系统像差校正,构建逐步逼近优化法实现主动连续变焦。在Code V中的仿真结果表明:前置变焦系统工作波段为0.5~1.7μm,变焦范围为260~520 mm,短焦处调制传递函数大于0.68@34 lp/mm,长焦处大于0.45@34 lp/mm,全场的均方根半径小于0.345μm,成像质量良好。

摘要：天体物理学的发展对实测天文的要求越来越高，天文光谱偏振观测能够获得更多的天体信息，可为进一步的研究提供全面的资料。以中国科学院国家天文台的2.16 m地基式天文望远镜为平台，设计并研制了基于声光可调谐滤波器的偏振成像光谱仪，光谱范围为450~900 nm，光谱通道数为128个。以声光可调谐滤波器（AOTF）为分光元件，光谱通道可电调谐，可以同时获得图像光谱偏振信息。该设备由望远镜准直系统、声光可调谐滤波器、望远镜成像系统，补偿准直系统，补偿成像系统及探测器组件组成。介绍了声光可调谐滤波器的偏振成像光谱仪的工作原理、设计方案及各光学子系统的设计参数分配，最终完成了一个设计质量在32 lp/mm 的空间频率下, 调制传递函数（MTF）均值为0.5的光学系统。