摘要：部分相干理论的引入丰富了光学成像分辨领域的研究,相较于理想情况下的完全相干和完全非相干光照明两点成像系统,部分相干成像系统的分辨率显著提升。本文设计了部分相干光照明两点成像系统,建立像面光强分布的数学模型,利用MATLAB仿真模拟不同空间相干性光源产生的辐射特性和两点间距对成像分辨的影响;并给出部分相干成像系统分辨极限的判定方法:当且仅当像面光强分布的峰值和谷值相等时可判定两点光源恰可分辨;以及不同相干度的光源照明成像系统分辨率的计算方法和差异。同时设计并搭建实验平台,实验结果验证了相干度分别为0、0.9和1.0时,成像分辨极限分别为1.0 mm、1.4 mm和1.5 mm,误差范围小于5%,说明实验结果与理论结果吻合。

摘要：提出了两种新型天幕靶的设计原理。采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件,将狭缝光阑板设计成"N"字和"三"字形,就可以分别构造出"N"字和"三"字形光幕。两台完全相同的天幕靶正交放置在弹道上,配合数据采集仪和计算机,依据数据采集仪记录的弹丸穿过各光幕的时间和光幕的几何参数,计算出弹丸的飞行参数。介绍了天幕靶的结构和光路设计以及测量原理,给出了测量公式。设计的天幕靶能够用于靶场,实现对弹丸速度、着靶坐标、飞行方向角的单项测量和多项同时测量。

摘要：针对光栅投影系统中棋盘格标定板角点检测时易受图像噪声和模糊影响,提出了一种新颖的基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法。利用摄像机的非线性成像模型,设计了一种基于透视变换和圆心排序的圆心自动匹配算法,实现了圆心像素坐标与对应世界坐标的匹配;将投影仪视作逆向摄像机构成双目立体视觉模型,借助采集的水平与垂直光栅图像,利用九步相移与三频外差算法进行相位解算,结合圆心匹配算法获得投影仪标定所需的圆心像素坐标,完成摄像机与投影仪的标定。实验结果表明,所提出的方法易操作、精度高,系统标定精度可达0.2713像素,较棋盘格标定板而言,该方法标定的重投影误差降低约29.9%,较未进行透视变换的圆阵列标定板,该方法标定的重投影误差降低约6.4%。

摘要：针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题,从孔径分割多光谱成像系统模型出发,设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统,总体尺寸优于12.4×8×8(mm)^(3)。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在480~650nm波长范围内视场角20°、F/#0.4、焦距2.5mm、总长12.4mm、单通道MTF在153lp/mm大于0.35、畸变小于0.23%。与现有技术对比,该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率,实现了单通道500×400的像素分辨率和6.8nm的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比,其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率;且具备小型化、轻量化和低成本的特点。

摘要：中心波长为1064nm的激光光束,经准直扩束光学系统后,其光强仍呈类高斯分布。为了对其进行整形匀化研究,根据光阑法与激光光强分布曲线设计一种渐变衰减片,衰减片结构由若干遮光环与透光环组成,对激光光束进行物理遮拦,达到了降低该激光能量不均匀性的目的。利用MATLAB计算各遮光环带的半径,利用Zemax模拟衰减片作用于激光时的非相干辐照度结果,仿真结果表明,衰减片能够降低激光的能量不均匀性。在改进的扩束系统中加入衰减片,测得激光能量不均匀性为9.31%。测量结果表明,基于光阑法设计的同心环带型渐变衰减片对降低激光能量不均匀性有效,具有一定的工程参考意义。

摘要：介绍了一种基于计算全息的非对称多台阶衍射光学元件印模制备方法,研究了相位型计算全息的工作原理和设计方法,建立了相应的光学系统和衍射光波模型,设计了求取相位型印模微结构的算法流程。在理论分析的基础上,以叠心图案为例,利用MATLAB分别仿真了2台阶、4台阶、8台阶、16台阶衍射光学元件的相位信息以及表面微结构形貌,并对比了其再现图像的质量,发现台阶数越多,再现图像的质量越好。获得印模空间高度数据以及表面结构分布后,利用单点金刚石车削技术,采用快刀加工方式,分别加工了元件尺寸为6 mm×6 mm,最小特征尺寸为30 um的2台阶和4台阶印模,并获得了实际加工的台阶轮廓曲线以及表面结构轮廓。最后采用紫外固化纳米压印技术实现了4台阶印模的复制过程,并对复制样品进行了图像再现,结果表明该方法能用于非对称低台阶数衍射光学元件印模的制备。

摘要：针对三发弹丸同时着靶时密集度难以测量的难题,提出一种高速单彩色线阵CCD相机的坐标测量方案.以红、蓝、绿三种颜色扇形一字线激光器作为光源,当飞行弹丸穿越CCD相机与光源共面的光幕时,弹丸在投影板上留下投影,用CCD相机采集投影板上的弹丸投影影像和弹丸自身影像.运用图象处理和坐标计算法识别并计算得到投影点的坐标,按照直线相交的原理求解得到弹丸穿越光幕的坐标.实验分析和仿真表明,该方法能够测量三发弹丸同时着靶的密集度,对研制一类高射频武器和多管武器的弹丸着靶坐标测量系统具有指导意义.

摘要：基于传统增强现实型平视显示器的设计只能显示单一虚像,并且可能会导致驾驶者在行驶中产生视觉疲劳,从而引发安全事故。本文提出一种采用单一的数字光处理光机(DLP光机)使其分拆出两块图像生成单元的方法。改变光路物距并结合两块自由曲面反射镜,搭建离轴反射式双光路车载平视显示光学系统,最终实现双投影虚像显示。其中采用5.74 inch DLP光机,设置的视野眼盒大小为130 mm×50 mm,远投影视场角10°×3°,近投影视场角4°×1°,虚像投影距离分别为3.8 m和7.5 m。该设计结果不仅能保证近投影虚像面和远投影虚像面同时或者分时显示,也能提高驾驶者的视觉体验感。

摘要：针对红外复眼子光学系统与接收光学系统的匹配问题,在分析仿生复眼设计模型的基础上,研究了基于视场分割和孔径分割的复眼接收结构,给出子眼系统和接受系统应满足的匹配条件,并以此设计了基于视场分割和孔径分割两款红外复眼接收系统。最终设计的复眼子系统工作波段为7.9～9.7μm,焦距为6 mm,口径为2 mm。设计的基于孔径分割与视场分割的复眼接收系统焦距均为10 mm,视场均为90°,接收口径分别为16.58 mm和10 mm。系统传递函数在30 lp/mm分别高于0.35和0.40。

摘要：针对目前高速弹丸飞行参数测量系统采用被动光源存在的光源能量利用率低、对环境敏感等问题,研究了一种组合式主动激光阴影照相系统。在对系统理论分析的基础上建立了高速弹丸的空间位置模型和2种测速模型。搭建了激光阴影照相系统试验平台,对系统设计的合理性进行了检验。试验结果表明:2种测速模型都能实现对弹丸飞行速度的测量,并且2种方法的对比误差比较小;弹丸空间位置在X轴方向的均方差为0.795 mm,在Z轴方向的均方差为0.496 mm。与纸靶的测量结果相比,偏离程度在1 mm范围内;该系统能够实现对弹丸飞行参数的测量。