1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为了缩短超短焦距投影仪的机械总长,克服传统离轴超短焦距投影系统的装调困难,降低系统的设计难度,设计了一种同轴的超短焦距投影系统。首先,通过分析像差与系统总长的关系,证明了需要保证系统总长的必要性。然后,通过镂空非球面反射镜中心部分,利用平面或球面反射镜折转光路,提出了一种新的设计超短焦距投影仪的方法。在保证光学总长的同时缩短了机械总长,提高了空间利用率,解决了同轴折反系统中存在挡光的问题。最后设计的系统总长为215 mm,投射尺寸为100 in。系统的投射比为0.17,物方NA为0.2,焦距为1.66 mm。各个视场传递函数在内奎斯特频率处达到0.5以上,各指标都满足了投影系统的要求。同时,在透镜个数相同的情况下,系统的性能都优于传统的投影仪。
光学设计 投影系统 折反射系统 超短焦距 optical design projection system catadioptric system ultra short focal
1 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林 长春130033
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033
航空遥感相机每秒传输的图像数据流很大, 在将图像数据存储到硬盘过程中,产生丢帧现象。为解决此问题, 文章以灵巧型双波段航空遥感相机为例,介绍了一种硬盘高速存储图像数据技术及具体实现方法。从多角度对图像数据丢帧现象进行了详细的理论分析; 在理论分析的基础上, 通过实验所得数据证明了分析的正确性, 明确指出图像数据在传输、存储过程中速率瓶颈所在; 在理论分析和实验数据基础上, 针对图像数据存储丢帧问题在硬件和软件两个方面提出了具体解决方法, 最终成功解决了图像数据丢帧问题, 图像数据无丢帧存储由8 帧/s提高到24 帧/s, 硬盘工作效率由51.6%提高到78.3%。
双波段 可见光 红外 航空遥感 硬盘阵列 高速存储 多线程 dual-band visible infrared aerial remote hard disk array high speed memory multiple thread
1 哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150025
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航测部, 吉林 长春 130022
采用调制传递函数和波前像差分析方法, 设计了基于三片泽尼克多项式曲面反射镜的反射投影成像系统。其中第一片反射镜表面为凹面, 用于减小第二片反射镜的尺寸和获得高对比度, 而另外两片反射镜表面为凸面, 用于校正主要的像差和获得更短的投影距离。利用ZEMAX软件分析了所设计的基于泽尼克多项式曲面反射镜成像系统的光学性能。结果表明, 设计的反射投影成像系统在放大倍数为80和相对孔径为2.8时, 调制传递函数在60对线/mm时可达到50%以上, 且最大畸变小于3.0%, 可满足大尺寸高分辨率投影显示系统的要求。
泽尼克多项式 投影反射镜 调制传递函数 畸变 Zernike polynomial projection reflection mirror MTF distortion
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
2 中国科学院研究生院,北京 100039
应用变结构控制策略时,由于系统存在时间滞后、空间滞后、死区等不利条件,会导致系统运行到相平面中滑动面时出现不期望的抖振现象。本文分析了抖振对系统性能的影响及产生原因,针对伺服控制系统存在随机干扰和随机噪声的特性,提出一种基于卡尔曼滤波的指数趋近律滑模变结构控制算法,很好地抑制了抖振。仿真算例表明,与普通滑模控制算法相比,基于该算法的控制器无论在抖振抑制上还是在伺服系统动态品质改善上都具有良好效果。
伺服系统 卡尔曼滤波 指数趋近律 滑模变结构控制 仿真 servo system Kalman filtering exponent approach law sliding mode control simulation
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
机载光电平台光学镜头前的通光窗口须选用内外球心重合的等厚球形玻璃球罩，这是由于球罩在加工过程中产生的内外表面球心不重合会给视轴指向精度带来附加误差。本文根据光路图推导出了产生这种误差的数学表达式，分析了内外球心偏离对视轴指向精度的影响，进行了相关实验并对实验数据进行处理。实验结果表明，实测数据与数学理论推导结果吻合得很好。当某机载光电平台球罩的内外表面球心沿视场中心线的偏离达到0.26 mm时,45°视场处的视轴指向误差实测值达到0.075°,超出了0.029°(0.5 mrad)的允许值。为了将球罩加工误差带来的视轴指向偏差减小到理想值0.017°(0.3 mrad)以内，内外球心偏离必须控制在0.10 mm以内。根据分析结论重新加工了球罩内外表面，将球罩内外球心偏离控制在0.1 mm以内后，视轴误差均满足要求。
光电平台 玻璃球罩 视轴指向精度 electro-optical platform glass spherical shell optical pointing precicion 光学 精密工程
2009, 17(10): 2385
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
以高分辨力和抗电子干扰为突出特点的光电平台已成为近代军用飞机的必备装备与显著标志。本文根据近年来国外公开发表的资料,围绕21世纪服役的无人机光电载荷,有人固定翼飞机、有人旋翼飞机的光电吊舱和多传感器平台,尤其是配置在新一代联合攻击机F-35、“同温层堡垒”低空突防轰炸机B-52H、“枪骑兵”战略轰炸机B-1B、“扑食者”无人侦察/攻击机RQ-1A/B等当今活跃在局部战争中的军用飞机上的光电装备,分析了近代军用飞机光电系统的主要优点,指出了相关光电技术与设备的瓶颈与不足,论述了机载军用光电平台的发展趋势,探讨了当前急需解决的若干技术难点,期望以此为我国军用飞机光电平台的快速发展,以及早日赶上发达国家的相应水平尽献微力。
军用机 无人机 光电平台 warplane Unmanned Aerial Vehicle(UAV) optoelectronic platform
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
3 吉林省无线电管理委员会,吉林,长春,130051
提出了一种基于正交基函数的多项式实时拟合方法,并应用于轴角编码器测速,解决了常规算法中拟合多项式阶数大于3阶时法方程组容易出现病态,进而使测速精度降低的问题.光电跟踪测量设备地面目标跟踪实验表明,该算法通过对拟合处理后的角度值进行微分运算得到角速率,能有效地降低编码器角度输出中随机误差对测速的影响.在典型实验条件下,与采用同阶拟合多项式的常规方法进行了比对,前者的测速误差标准偏差为0.013 43°/s,后者为0.028 15°/s,采用本算法提高了编码器的测速精度,适合在工程上应用.
实时拟合 轴角编码器 多项式拟合 法方程 角速率测量
1 哈尔滨师范大学,理化学院,黑龙江,哈尔滨,150025
2 中国科学院长春光机所航测部,吉林,长春,130022
3 上海交通大学,光学工程研究所,上海,200240
提出了拼凑块矢量量化编码方法,利用四步部分匹配预测技术获得一个拼凑块,作为当前图像块的预测被编码,只需一位便可以完成当前图像块的编码.在此编码方案当中,根据预先定义的匹配失真阈值,图像可以有选择地利用拼凑块、动态码本及码本库编码.四步部分匹配预测技术利用优化了每个图像编码块的像素空间连续性,改善编码性能,降低了误差传递效率.实验结果表明PBVQ在0.27bpp时得到了30.92dB的峰值信噪比,明显优于IFMFSVQ的29.82dB,CSMVQ的28.56dB,GSMVQ的28.64dB,很大程度地改善了重构图像质量,尤其在低比特率下.
矢量量化 拼凑块 空间连续性 图像编码
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
视轴Line of sight(LOS)抖动量的大小直接影响到陀螺稳定平台的性能,引起该抖动的主要原因之一是系统中动力调谐陀螺Dynamically tuned gyro(DTG)的输出噪声.通过对动力调谐陀螺输出噪声的分析,选用Kalman滤波方法来降低陀螺的输出噪声.仿真实验表明,所采用的方法可降低噪声4.7dB,滤波是合理有效的.
视轴 动力调谐陀螺 陀螺稳定平台 输出噪声 Kalman滤波
