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基于衍射光学的大视场卡塞格林光学系统设计

光电子．激光 2007年第9期18卷 1061-1064页

作者：任智斌王治乐张伟哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心

为了改善卡塞格林光学系统的视场,将衍射透镜成功地引入大视场卡塞格林光学系统的设计中,并给出了设计方案。该系统在次镜后使用了2个校正透镜,且第1个透镜的前表面具有衍射面,能在3.6°视场内获得接近衍射极限的成像质量,各视场的波前... 详细信息

为了改善卡塞格林光学系统的视场,将衍射透镜成功地引入大视场卡塞格林光学系统的设计中,并给出了设计方案。该系统在次镜后使用了2个校正透镜,且第1个透镜的前表面具有衍射面,能在3.6°视场内获得接近衍射极限的成像质量,各视场的波前差均小于1/4波长,光学传递函数(MTF)接近衍射极限。设计结果表明,衍射光学元件(DOE)对于改善卡塞格林系统的视场具有重要的作用,此设计方案降低了对加工工艺的要求,大大降低了成本,结构紧凑且具有良好的消像差特性。

关键词：衍射光学视场卡塞格林光学系统光学设计

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一种改进型的红外卡塞格林光学系统设计

红外技术 2010年第2期32卷 76-80页

作者：李婕明景谦卢若飞昆明物理研究所云南昆明650223

在卡塞格林光学系统的设计中引入曼金反射镜、中继镜组,以提高卡塞格林光学系统承担视场和相对孔径的能力。通过设计实例表明,这种改进后的卡塞格林系统承担视场、相对孔径的能力得以很大提高,像质、结构长度满足设计的要求。

关键词：卡塞格林光学系统曼金反射镜光学设计

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含衍射透镜的4^d视场卡塞格林光学系统

长春理工大学学报（自然科学版） 2007年第1期30卷 1-4页

作者：任智斌朱丽思曾皓姜会林长春理工大学空间光电技术研究所长春130022 长春理工大学光电信息学院长春130012 长春理工大学光电工程学院长春130022

为了改善卡赛格林光学系统的视场,首次将衍射透镜成功地引入大视场卡赛格林光学系统的设计中并给出了设计方案。该系统在次镜后使用了三个校正透镜且第一个透镜的前表面具有衍射面。此系统能在4°视场内获得接近衍射极限的成像质量,各... 详细信息

为了改善卡赛格林光学系统的视场,首次将衍射透镜成功地引入大视场卡赛格林光学系统的设计中并给出了设计方案。该系统在次镜后使用了三个校正透镜且第一个透镜的前表面具有衍射面。此系统能在4°视场内获得接近衍射极限的成像质量,各视场的波前差均小于1/4波长,光学传递函数接近衍射极限。设计结果表明,衍射光学元件对于改善卡赛格林系统的视场具有重要的作用,此设计方案降低了对加工工艺水平的要求,成本大大降低,使设计结构紧凑且具有良好的消像差特性,从而找到并实践了提高卡赛格林光学系统视场的新途径。

关键词：光学设计衍射光学视场卡塞格林光学系统

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大视场卡塞格林式光学系统计算成像研究

大视场卡塞格林式光学系统计算成像研究

作者：郑汉青长春理工大学

学位级别：硕士

卡塞格林式光学系统能实现长焦距大孔径成像,主要应用于航空、航天、天文等远距离探测领域。经典卡塞格林光学系统能够实现轴上点完善成像,但离开轴上点之后轴外像差迅速增大,严重影响成像质量,限制了成像视场范围。R-C系统作为卡塞格... 详细信息

卡塞格林式光学系统能实现长焦距大孔径成像,主要应用于航空、航天、天文等远距离探测领域。经典卡塞格林光学系统能够实现轴上点完善成像,但离开轴上点之后轴外像差迅速增大,严重影响成像质量,限制了成像视场范围。R-C系统作为卡塞格林系统的衍生结构,其视场有所扩大,但从应用的角度来看,其视场仍较小。为了更好地满足较大视场的要求,可在两反射镜前方或后方加入校正镜或校正透镜组来校正轴外视场的像差,但这种方法使结构变得复杂,不利于系统紧凑化、轻量化。本文围绕大视场卡塞格林式光学系统计算成像技术进行了研究,结合光学系统的退化模型,提出了一种光学联合图像复原的设计方法,在只采用主次镜的情况下,扩大卡式光学系统的视场。本文首先研究了卡式光学系统和R-C光学系统的像差特性,综合考虑前端光学设计和后端复原处理的需求,提出了保留彗差和场曲的设计方法,设计出了卡式计算成像光学系统。然后利用泽尼克多项式拟合卡式计算成像光学系统各采样视场的波前像差,并根据拟合数据和像差变化规律构建随视场连续的波前像差模型,通过建立广义光瞳函数和傅里叶变换,实现全视场范围内连续点扩散函数模型的快速构建。最后将点扩散函数模型结合大视场卡式计算成像光学系统的图像,采用空间变化反卷积算法在一定程度上消除大视场时的成像模糊。为验证本研究提出方法的正确性、有效性。本文首先设计了一个F/5.5,波段0.9～1.7μm,f=470mm的卡式计算成像光学系统,并快速构建了点扩散函数模型。然后对卡式计算成像光学系统进行仿真成像,对成像结果进行计算处理。最后对最终成像结果进行评价。本方法最终成像的MTF在33lp/mm处,0.23°视场处达到0.48,与未处理图像相比提升约0.28;0.47°视场处达到0.30,与未处理图像相比提升约0.21;0.75°视场处达到0.28,与未处理图像相比提升约0.17。处理之后轴外视场的MTF明显提升,图像质量得到显著改善。结果表明该方法能够实现卡式光学系统大视场清晰成像,为卡式光学系统大视场成像提供了新的方法。

关键词：光学设计计算成像卡塞格林光学系统调制传递函数点扩散函数空间变化反卷积

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基于卡塞格林原理的火焰自由基测量系统

浙江大学学报（工学版） 2017年第5期51卷 1044-1050页

作者：钟英杰王根娟王明晓王炜豪邓凯浙江工业大学能源与动力工程研究所浙江杭州310014

为了拓展火焰自由基荧光强度的测试方法,基于卡塞格林光学原理设计火焰非接触式定点测量系统,该系统可以实现对火焰自由基荧光强度的三维局部定点测量,具有定点聚焦及动态信号采集的功能.利用逆光路原理对自行设计的卡塞格林光线定点采... 详细信息

为了拓展火焰自由基荧光强度的测试方法,基于卡塞格林光学原理设计火焰非接触式定点测量系统,该系统可以实现对火焰自由基荧光强度的三维局部定点测量,具有定点聚焦及动态信号采集的功能.利用逆光路原理对自行设计的卡塞格林光线定点采集装置的聚焦功能进行验证,实验结果表明,该装置可以采集直径为0.382mm,长为1.628mm区域内的光线,具有三维高空间分辨率.基于甲烷部分预混火焰的OH基、CH基的光强随半径方向的分布数据分析,证明卡塞格林光线定点采集装置在火焰自由基荧光强度中定点测量的有效性与高空间分辨率特性.

关键词：火焰自由基荧光强度卡塞格林光学系统定点测量光电倍增管

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超分辨卫星载荷光学系统杂散光抑制

光子学报 2017年第11期46卷 176-181页

作者：裴琳琳相里斌吕群波邵晓鹏西安电子科技大学西安710071 中国科学院光电研究院北京100094

为了进一步提高超分辨卫星载荷光学系统的空间分辨能力,需对系统杂散光进行抑制,以得到准确的原始图像.通过光线追迹方式,分析了系统杂散光,确认了杂散光的来源.通过Tracepro定量化分析和结构有限元分析,在限制范围内,不断优化、改进遮... 详细信息

为了进一步提高超分辨卫星载荷光学系统的空间分辨能力,需对系统杂散光进行抑制,以得到准确的原始图像.通过光线追迹方式,分析了系统杂散光,确认了杂散光的来源.通过Tracepro定量化分析和结构有限元分析,在限制范围内,不断优化、改进遮光罩尺寸及挡光环位置,得到光学系统视场外点源透射比均在10-3以下,验证了该杂散光抑制方案的有效性,为卡塞格林光学系统的工程应用提供参考.

关键词：光学设计超分辨卡塞格林光学系统杂散光点源透射比遮光罩

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长焦距大口径红外光学系统的优化设计

光电工程 2015年第6期42卷 90-94页

作者：付学志王日胜胡兵李岩 91635部队

针对某长焦距大口径光电设备的特殊要求,基于卡塞格林光学折反系统达到了较好的红外成像质量和紧凑的结构尺寸。首先通过计算对红外光学系统进行了初步焦距分配;然后对卡塞格林反射组件和红外组件进行了分段优化设计,特别是为克服温度... 详细信息

针对某长焦距大口径光电设备的特殊要求,基于卡塞格林光学折反系统达到了较好的红外成像质量和紧凑的结构尺寸。首先通过计算对红外光学系统进行了初步焦距分配;然后对卡塞格林反射组件和红外组件进行了分段优化设计,特别是为克服温度变化对焦距和像质的影响,在后组设计三片透镜作为调焦组,保证了成像质量;最后,为了消除杂光的影响,分别对轴上、轴外光线进行追迹并设计了主、次镜遮光罩。设计结果分析表明主要指标均满足设计要求。

关键词：光电成像卡塞格林光学系统红外光学

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用计算全息法检测卡塞格林系统主镜

影像科学与光化学 2017年第2期35卷 114-119页

作者：王兆明张继友栗孟娟阴刚华李凌北京空间机电研究所北京100076 中国空间技术研究院研究生部北京100086

为实现对卡塞格林光学系统中的非球面主镜表面面形的高精度检测,设计了一种二元位相型计算全息图(CGH)。介绍了工作原理,对CGH的相位模型参数的优化设计、衍射次级分离以及台阶位置与深度计算等关键问题进行了讨论。通过引入虚拟玻璃的... 详细信息

为实现对卡塞格林光学系统中的非球面主镜表面面形的高精度检测,设计了一种二元位相型计算全息图(CGH)。介绍了工作原理,对CGH的相位模型参数的优化设计、衍射次级分离以及台阶位置与深度计算等关键问题进行了讨论。通过引入虚拟玻璃的概念快速建立非球面检测模型,针对卡塞格林系统主镜中心开孔的特点,通过加入同轴载波实现了衍射次级的完全分离,相比目前常用的倾斜载波方法简化了相位量化复杂度,数值仿真计算出了最优的台阶深度,降低了加工难度。给出了相应的设计方法及实例,研制投产了CGH。测试得到主镜面形的均方根误差为0.018λ,并与传统补偿器结果(RMS=0.019λ)进行对比,两者测试结果吻合,验证了该设计与检测方法的正确性,该设计方法简单快捷,适用于卡塞格林光学系统主镜面形检测。

关键词：计算全息非球面检测卡塞格林光学系统

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激光照射性能测量中异源相机的标定方法

兵工学报 2020年第5期41卷 924-931页

作者：景文博黄炳坤刘健于洪洋长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学电子信息工程学院吉林长春130022

激光照射性能测量相机包括可见光相机和近红外相机,可完成激光照射器照射精度立靶成像测量。可见光相机用来拍摄运动靶板,近红外相机用来拍摄照射激光。为解决在测量过程中卡塞格林光学系统使图像产生畸变和两个相机光轴不严格一致问题... 详细信息

激光照射性能测量相机包括可见光相机和近红外相机,可完成激光照射器照射精度立靶成像测量。可见光相机用来拍摄运动靶板,近红外相机用来拍摄照射激光。为解决在测量过程中卡塞格林光学系统使图像产生畸变和两个相机光轴不严格一致问题,在远距离测量中忽略透视误差的影响,对张正友相机标定方法进行改进,使相机内参数中扭曲因子为0,实现相机标定;根据可见光相机和近红外相机成像面的空间透视关系,实现双相机轴线一致性标定。实验结果表明:可见光相机标定的重投影误差为0.08像素,近红外相机标定的重投影误差为0.19像素,相机配准轴线一致性精度为0.37μrad,满足激光照射器照射精度外场测试中的需求。

关键词：异源相机相机标定相机配准激光照射性能卡塞格林光学系统