摘要：为满足光电瞄准具昼夜合一、轻量化、稳定性优良的需求,本文设计了一款可见光和近红外双波段、共口径,且使用CMOS相机接收成像光束的共口径数码瞄准物镜。物镜光学系统设计波段为0.4μm~0.65μm和0.7μm~0.85μm,焦距为50 mm,F数1.4,系统总长90 mm,系统在-40℃~+50℃温度范围内无热差影响,各波段畸变均小于0.04%,可见光波段在100 lp/mm处MTF>0.55,近红外波段在100 lp/mm处MTF>0.3。通过优化系统敏感面引起的像差,合理分配光焦度,降低了系统加工公差灵敏度和系统装配难度及成本。设计结果表明:系统均采用球面镜,结构简单、体积小、成本低、公差良好,能够实现在全工作温度范围内成像质量良好,具有一定的工程应用前景。

摘要：本文针对一款大功率激光直写设备光学系统,采用了数值模拟与试验相结合的方法,并设计了一款镜筒的散热结构。利用有限元分析软件对光学系统结构进行了热分析与应力应变分析,分析结果显示:光学系统激光功率为100 W,SUS304和AL6061材质的镜筒表面温度最高位置都集中在棱镜盒附近区域,最高温度达59.016℃,整体温度均匀性和散热性能较差;AL6061材质光学镜筒棱镜盒附近区域存在较大的应力,结构性能较差。总结光学系统散热设计的一般原则,采用被动和主动相结合的散热设计,并进行了试验验证,试验结果表明:在散热系统正常工作时,系统整体温差为0.99℃,达到了温度均匀性指标要求;DMD标定误差小于15μm且中心位置多向同一方向漂移,满足误差小于20μm的技术指标要求,有利于系统曝光时图像拼接,验证了散热设计的有效性。

摘要：两反式光学系统广泛应用于空间遥感、探测制导等领域,装配是影响光学系统成像质量的关键环节,当前各种装配误差与光学系统成像质量之间的关联关系缺少系统研究,无法为光学系统实时装调提供支撑。提出两反光学系统装配与成像的联合仿真方法。采用有限元仿真方法获得镜面面形误差,利用Zernike多项式对其进行精确拟合,通过光学产品设计与分析软件对包含Zernike多项式的镜面变形误差和装配位姿偏差进行光路成像仿真,以能量集中度作为成像质量定量评价指标,获得不同装配误差条件下的光学系统成像质量数据。建立包含局部和全局混合核函数的支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)代理模型,对装配误差和成像质量之间的关联关系进行精确拟合。研究结果表明:与单一核函数/无核函数的SVR模型相比,所建立的混合核函数SVR代理模型具有最小的成像质量预测误差(平均预测误差仅有6.51%);所提装配与成像联合仿真方法和混合核函数SVR代理模型,能够为不同装配误差条件下的光学系统实时装调提供辅助支撑。

摘要：把变尺度法用于光学优化设计中，同时使用了“逃逸函数”技术，从而实现了光学系统设计的全局优化。在使用逃逸函数时，两个因子Ｈ和Ｗ的确定是能否“逃逸”优化“陷井”的关键。用这种技术借助于Ｃ语言开发的程序成功地设计了一典型的光学系统。

摘要：运用最优化算法,在给定超分辨模型和爱里模型主瓣最大亮度比的斯特列耳比S的条件下,设计出3区振幅型轴向超分辨光瞳滤波器。给出设计模型和实例。结果表明,该超分辨滤波器优越于文献。

摘要：采用CCD显微成像系统对光学系统弥散斑参数进行定量测量,并设计了弥散斑参数的评价算法。首先,给出了弥散斑参数的定义,分析了弥散斑所形成的能量等高线构成的闭合的连通区域,对占总能量80%的区域计算其弥散斑直径。然后,对该区域的边界点进行椭圆拟合,得到弥散斑圆度。提出的方法通过对光学系统在像平面所成的星点像的能量分布的分析,在弥散斑圆度测试中引入了椭圆拟合,减少了CCD噪声和测试环境中的杂光等随机因素对测试结果的影响,提高了测试结果的置信度。实验结果显示:弥散斑直径测试重复性为0.18μm,弥散斑圆度测试重复性为1.65%。提出的方法实现了弥散斑参数的定量测试,满足航天项目中光学系统成像质量控制要求。

摘要：设计了一种空间交会对接探测器光学系统。系统根据超焦距原理增大光学景深，通过像方远心光学结构，解决了变化物距下标志灯信号光在CCD成像面上成像质心不稳定的问题，应用改进的库克物镜结构有效地校正了对成像质心位置影响较大的垂轴像差。光学系统光学总长为36mm，系统采用6片透镜元件，全部为球面结构，均为普通商用玻璃，避免了特种玻璃的使用。在800-880nm波段，0．5～130m物距下，系统的光学绝对畸变设计值优于±1μm，视场角探测设计精度近似10”。设计的系统探测精度高，制造成本低，结构紧凑，适用于高精度空间飞行器交会对接领域。

摘要：为数字式太阳敏感器设计了一种光学系统。从标量的菲涅尔-基尔霍夫衍射理论出发,建立了圆孔结构数字式太阳敏感器的光学系统成像模型,在计算机上实现光学系统的数值仿真,并根据数值仿真的结果进行了光学系统参数的设计。该光学系统参数为:距离4 mm,圆孔半径50μm,孔间距700μm。针对所设计的光学系统,利用太阳模拟器完成了地面实验。实验结果表明,光学系统设计合理,能满足微小卫星对敏感器小型化、高精度的要求。

摘要：宽视场大相对孔径航空高光谱成像仪已成为航空海洋水色遥感等领域的迫切需求,根据宽视场和大相对孔径的研究目标,采用离轴两镜消像散望远镜和改进型Offner光谱仪匹配的结构型式,设计了一个视场40°、相对孔径1/2.2、工作波段0.4～1.0μm的航空高光谱成像仪光学系统,在传统Offner光谱仪中插入同心弯月透镜来提高Offner光谱仪的相对孔径和成像质量.运用光学设计软件ZEMAX对高光谱成像仪光学系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结构进行了分析.结果表明：光学系统各个波长的光学传递函数在奈奎斯特频率28lp/mm处均达到0.67以上,谱线弯曲和谱带弯曲均小于6.5%像元,便于光谱和辐射定标,完全满足设计指标要求,且体积小、重量轻,适合航空遥感应用.

摘要：提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法,基于光学式补偿基础,建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统;建立多个变焦位置,分别对应于不同的工作温度状态;通过优化设计快速发现材料组合,满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70μm波段,焦距650mm,F数为5.6,视场为5.5°的航空CCD相机光学系统,结果表明系统在-40～60℃之间成像均保持良好,调制传递函数下降5%。