中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
区别于传统刚体控制模型, 将结构动态设计方法与控制理论相结合, 构建了光电经纬仪的柔性机电耦合控制模型, 分析了该模型的结构基频、阻尼比等机械因素与控制带宽的耦合关系, 并提出了光电经纬仪动态量化设计准则.实验表明: 光电经纬仪结构谐振频率ωn应尽可能地远大于系统谐振频率ωr, 至少满足ωn≥3ωr.该方法有效可行, 可解决高精度大型经纬仪机电谐振问题, 为设计快速响应、高跟踪精度的光电经纬仪提供了工程依据.
光电经纬仪 结构基频 阻尼比 增益 伺服带宽 动态设计 Electro-optical theodolite Basic structural frequency Damping ratio Gain Servo bandwidth Dynamic analysis
中国科学院 西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
本文基于卡塞格林系统设计了红外制冷型长焦分档变倍光学系统，计算、推导了光学初始参数及组元的光焦度分配。采用了二次成像结构形式，主物镜组采用R-C光学结构用于缩短筒长，使用投影镜组解决冷屏匹配问题，利用调焦镜实现调焦，通过切换投影镜组后组实现变倍，然后对光学系统像差进行了优化设计，分别给出了长焦系统和短焦系统不同视场的成像质量优化结果，08视场内光学传递函数在空间频率17 lp/mm时均大于04。最后对主要结构进行了相应的精度分析，结果表明该设计能够很好地满足工程实际需要。
红外分档变倍 卡塞格林系统 红外传函 成像质量 infrared switch-zoom lens R-C system infrared MTF imaging quality
中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
举例说明了一种基于牛顿系统的可见光长焦分档变倍系统的设计方法，并推导、计算了各个光学组元光焦度的分配以及光学初始参数。系统采用了二次成像光学结构形式，引入场镜解决长、短焦系统瞳匹配问题，设置调焦镜组用来补偿因物体距离变化引起的像面移动，通过在长焦系统和探测器焦平面之间切进、切出短焦物镜组实现变倍，在短焦物镜组中设计平行光路以便长焦系统和短焦系统共像面的调整。对光学系统像差进行了优化设计，分别给出了长焦系统和短焦系统不同视场的成像质量优化结果， 0.8视场内光学传递函数在空间频率36 lp/mm时都大于0.4，分析表明设计结果能够很好地满足实际工程需要。
光学设计 可见光分档变倍 牛顿系统 长焦距 成像质量 光学学报
2012, 32(s1): s122004
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 西昌卫星发射中心，西昌 615000
干涉光谱技术的优点是可以获取高分辨率的目标光谱图，再通过光谱匹配，可以实现目标的识别和分析,但它须经过从干涉图到光谱图的傅立叶变化过程。针对快速目标识别的应用，提出了基于干涉图匹配的光谱识别技术。在干涉光谱探测设备得到目标干涉图后，通过对其干涉图的匹配操作，可以确定待识别目标和期望目标的相似程度。由于目标识别中省去了傅立叶变化，使目标光谱识别的速度得到了提高。仿真计算结果表明，干涉图匹配技术从理论上是完全可行的。
干涉光谱技术 光谱匹配 干涉图 目标识别 interferential spectrometer spectral matching interferogram object recognition
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710119
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 中国人民解放军63796部队,四川,西昌,615000
针对同步辐射光束线中的弧矢聚焦双晶体单色器,研究了高准确度自准直平行光管对Bragg转角的步长分辨、转角准确度等参量检测的方法.利用单色器的双晶平行光路,可以方便实现对晶体微调角度的放大,从而检测微调机构的性能.建立了光束线模拟光路,可以实现对弧矢聚焦效果的检测.利用该方法,完成了我国第一台弧矢聚焦双晶单色器的离线检测,检测结果达到了理论设计指标,表明了测试方法的有效性.
弧矢聚焦双晶单色器 自准直法 Bragg角 微调机构
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710119
利用电视经纬仪的跟踪测量功能,以平行光管作为目标,实现了对摄像系统重要参量的精密测量.结合高准确度轴角编码器,可以对焦距进行标定.通过方位和俯仰方向的角位移,利用镜头畸变的轴对称性,可以确定光轴的位置.对整个视场进行抽样采点,得到一个畸变的网格场,通过拟合得到畸变系数,可以进行高准确度畸变修正.
光学工程 电视经纬仪 摄像系统标定 畸变修正
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
2 中国科学院研究生院,北京,100039
转镜式傅里叶变换光谱仪中光程差非线性带来了干涉图周期变化和相位误差,对非线性的拟合法补偿利用采样得到的干涉图进行重构,得到不含相位和周期误差的干涉图,再按照均匀采样函数对干涉图进行二次采样,消除非线性光程差对复原光谱的影响.经过二次采样的干涉图不含周期和相位误差,可以直接使用现有的软件进行光谱复原.计算机仿真实验证明这种方法行之有效,且利用4次多项式拟合干涉图效果更好.
光学工程 转镜式傅里叶变换光谱仪 光程差 非线性补偿 Optical engineering Rotary interference spectrometer Polynomial fitting Nonlinearity compensating
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
2 中国科学院研究生院,北京,100039
通过分析可知,转镜的晃动不影响干涉图的调制度,但会带来干涉图周期的变化.通过研究晃动带来干涉图的周期变化,可找到晃动的容限.结果表明:转镜式干涉光谱仪对转镜的晃动不敏感.用同样的方法可以确定转镜转速误差的容限,转镜对转速稳定性有着较高的要求.转镜式干涉光谱仪中的反射镜不是动件,安装时的倾斜对干涉图的调制度和相位都有影响,通过计算,这种影响可得到反射镜的倾斜容限.结果表明,转镜式干涉光谱仪对反射镜的安装准确度有很高的要求.
干涉光谱仪 动镜 调制度 容限
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
2 中国科学院研究生院,北京 100039
转镜式傅里叶光谱仪中,转镜的转动形成光程差的非线性。光程差非线性是转镜材料和工作角选择时要考虑的重要因素,通过对它的研究,可以为工程实践提供指导,为进一步研究奠定基础。通过输入单色光时的情况对干涉图进行研究,发现光程差非线性使干涉图的周期发生变化;通过和光程差线性系统的仪器函数比较对复原光谱进行研究,发现非线性给复原光谱带来了噪声和波数漂移。由于光程差的变化是已知的,在光谱复原时,用非线性的光程差代替傅里叶变换中的光程差,就可以对光程差非线性进行补偿。计算机仿真实验的结果表明,这种方法效果明显,经补偿后复原光谱中光程差非线性带来的噪声基本消失。
光学工程 转镜式傅里叶变换光谱仪 光程差 非线性补偿
1 北京航空航天大学,北京,100083
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
3 北京跟踪与通信技术研究所,北京,100094
对转镜式高速干涉光谱仪的基本原理进行了介绍,给出了无晃动和有晃动两种情况下,轴上和轴外光线的光程差公式,并对结果进行了初步分析,发现晃动将使光程差大小发生变化,但不改变轴上光线零光程差的位置.光程差的非线性是转镜式干涉仪的天生缺陷,它和转镜的折射率、工作角等参量有关,使非线性最小可得出最佳折射率为2.9左右,从光程差误差的容限可以计算出对工作角的要求,折射率为最佳时,工作角可达13.3°,根据对非线性的分析结果,给出了转镜主要参量选择的原则.
转镜 光程差 光谱仪 非线性
