摘要：针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式,通过双成像模块光学拼接扩大视场角,调整最后一片透镜实现内置调焦,且通过控制地物反射镜的3种工作模式,分别实现航空相机垂直照相、自动调焦及前向像移补偿功能,避免了航拍过程中温度、气压、航高等环境条件变化时引起的图像质量大幅下降,确保整个视场内成像质量不受影响。该光学系统设计实现了全视场无渐晕,全视场最大畸变<0.5‰,在91 lp/mm处MTF接近衍射极限,物镜在全视场范围内成像质量一致。通过实验室及航拍试验验证,该光学系统具有成像清晰、视场大、可靠性高、体积小、质量轻等优点,满足了航空相机在比较复杂环境下清晰成像的要求。

摘要：基于初级像差理论提出了一种降低系统公差灵敏度的方法,即通过控制光学系统各元件表面的初级像差值以"小像差互补"达到像差平衡。首先阐明"小像差互补"含义,然后通过理论公式指出了初级像差与公差灵敏度的关系,最后举出一个航空相机光学系统的设计实例,通过对其"大像差互补"与"小像差互补"两种设计结果进行公差分析,结果表明利用"小像差互补"理念设计的光学系统使得公差分配宽松,提高了系统的稳定性,极大的降低了成本。

摘要：为了减小装配误差,解决自动装配过程中强迫装配、装配不到位等问题,设计了基于光纤传感的调校系统。该系统由光纤传感阵列、解调模块、调校控制机构组成。提出了应变分布解算模型,推导了波长与位置偏差的函数关系,仿真分析了工件应变敏感区域的分布特征,量化了应变与位置误差的映射关系。实验采用可调施力结构对系统应变监测量进行标定,采用视觉测量对系统位置偏差量进行标定。实验结果显示,位置偏差与波长变化呈线性映射关系,验证了依据波长反演装配位置偏差的可行性。与视觉测量的标准值相比,该系统的位置偏差平均相对误差为8.6%。由此可见,该系统具有实时、精确反演工件应变场的计算能力,在自动化装配中具有很好的应用前景。

摘要：光学延迟线的性能是人眼轴向参数快速、准确、大范围测量的重要因素。为提高光学延迟线性能,通过对旋转式延迟线扫描原理及等差光纤光程倍增原理的分析,提出了一种基于等差光纤组的旋转式光程扫描装置。从理论上推导了光程延迟距离公式并提出了一种光纤自标定方法。最后搭建测量实验系统,对延迟线的扫描频率、延迟距离、延迟线性度及光纤自标定的重复性精度四个方面的特性进行了测试和评估。测量结果表明,该延迟线的扫描频率达到14 Hz,最大延迟光程为127.442 mm,延迟线性度误差为0.15%。重复性精度优于0.004 mm。能够满足人眼轴向参数快速、准确、大范围测量的需求。

摘要：在航空遥感领域中,双波段光学系统是最具代表性的光学系统。与单一波段光学系统相比,双波段系统可以同时探测到背景信号和目标信号,从而获得更准确的信息。采用离轴反射系统这一方案与折射系统相比,在满足更长焦距的同时,又能实现光学系统小型化的目标。本文提出一种基于自由曲面的反射系统作为设计蓝本,能够获得如下优点:视场角更大,光路容易折叠,系统成像质量高,能够达到高分辨率成像以及系统的轻量化设计。本文采用动态光学理论对系统初始结构进行求解并通过对系统元件的倾斜与偏移计算获得离轴系统,系统引入自由曲面获得更加优质的成像质量。系统参数如下:焦距为2000 mm,相对孔径为1/2,视场角为6°×1°,工作波段为3~5μm与8~12μm,选用法国Sofradir公司生产的红外双色焦平面阵列非制冷型探测器;设计结果表明,加入自由曲面后系统的成像质量得到了明显改善,系统在整个工作波段内MTF值在14 lp≥0.3。

摘要：根据射手夜间瞄准射击时实际夜天光环境下景物反射的光照度值,计算出进入微光瞄准镜入瞳处的光照度值,以此照度值设计了双积分球照明模式的无限远微光瞄具目标模拟发生装置.根据积分球原理在双积分球之间设置有可变光阑,根据检测系统要求为微光夜视仪提供了四档可切换的微光照度环境.为保证在实验检测过程中待测瞄具能接收到光源出射的最大光照度,分析了待测瞄具距离平行光管的实际安装位置,得出影响待测瞄具入瞳处光照度值的三个关键因素为大小积分球之间可变光阑的口径、平行光管的视场及被测瞄具距离平行光管物镜的安装位置.最后,对积分球出射窗口处光照度,以及经过无限远目标模拟发生装置后出射的光照度值进行分析计算与实验测量,结果表明光照度不均匀度<2%,满足应用要求.

摘要：为进一步提高激光测长机的测量精度及可靠性,满足高精度长度尺寸的计量检定要求,研制了一种可调整光程的激光测长机。采用激光干涉仪作为测量基准,结构设计符合阿贝原则,同时,可根据被测长度的大小调整激光干涉仪和测量组件的安装位置,提高了测量准确度。并对影响激光测长机测量准确度的误差进行了不确定度分析。实验结果表明,该激光测长机的测量准确度达到了±(0.5μm+1.5×10-6L),测量重复性为0.2μm。满足高测量精度及高可靠性等技术指标要求。

摘要：为提高航空侦查识别目标能力以及满足部队全天候作战需要,设计了一种应用于全景航空侦查相机的可见光/红外双视场成像光学系统。可见光光学系统焦距为165mm/660mm,相对孔径为1:8.8,视场角为9.1°×6.8°/2.3°×1.7°;红外光学系统焦距为75mm/300mm,相对孔径为1:4,视场角为8.3°×6.2°/2.1°×1.6°。采用有限焦距光学系统前面加一个望远系统的方法实现变倍,根据红外器件及可见光器件的像元尺寸计算出红外系统及可见光系统的奈奎斯特频率分别为33lp/mm和91lp/mm。在33lp/mm处,红外光学系统大、小视场的MTF值分别为为0.35和0.37,在91lp/mm处,可见光光学系统大、小视场MTF值分别为0.41和0.4,成像质量接近衍射极限,表明光学系统成像质量良好,满足实际工程使用要求。

摘要：零位走动量是衡量瞄具稳定性的重要指标之一。由于普通瞄具对零位走动量要求较低,在测量其零位走动量时往往忽略了瞄具的重复装卡误差对零位走动量的影响,但在高精度瞄具的零位走动量的测量中,重复装卡误差是不能忽略的。基于自准直仪原理,设计了一套自动消除重复装卡误差的装置。该装置由半反半透镜的自动贴合装置及光电自准直仪组成。以压力传感器配合压电陶瓷(PZT)微位移器件形成一个微动微调闭环反馈系统,实现对半反半透镜姿态的实时调整,确保半反半透镜与瞄具物镜的端面完全贴合。经实验验证,该装置在5°测量范围内可达到2″的测量精度,足以满足对高精瞄具零位重复装卡误差的测量要求。

摘要：根据客户指标设计了一种手持式微光夜视瞄准镜的光学系统,能够满足昼夜两用。首先根据客户指标计算了光学参数,选取了CMOS探测器件和显示屏,然后设计了微光物镜和目镜,最后的像质评价结果表明,光学系统成像质量良好,可以满足实际工程使用需求。