采用自制的M′波段(4.605~4.755 μm)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量, 并对结果进行拟合和误差分析。首先, 基于黑体定标结果和辐射传输方程, 得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式; 在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量, 利用上述公式, 拟合出M′波段平均大气透过率。结果表明, 三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650, 透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073, 高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615, 与实测结果接近; 误差分析表明: 有效读数越大, 传递误差越小, 此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据, 实时获得大气透过率的方法。

研究了基于选择最优滤光片多光谱成像系统优化问题,采用了优化的滤光片组合,组建了一个六通道的多光谱成像系统。利用提出的基向量和多项式组合的方式重构光谱数据,成功重建出博物馆、美术馆等展览馆常用的两种典型光源模拟器D65和A光源下油画的光谱反射率,并以光谱均方误差和色差综合误差评价成像质量。对两种光源下重建结果分析可得,最优滤光片的选取与光照环境密切相关。根据光照环境不同采用选取出的最优滤光片可得到最好光谱成像图,并且能在光谱和色度上都达到较高精度。

总结了红外温度自适应光学系统的实现方式, 理论分析了机械补偿法的设计过程, 研制了一种机械补偿式红外温度自适应光机系统。其光学指标焦距 f＝50 mm, 相对孔径 1/1.2, 适配长波非制冷红外焦平面探测器, 其像素为 640×480, 像元大小 17 μm, 工作温度: ―40℃～＋80℃。设计结果表明, 各个温度参考点各个参考视场的弥散斑半径均小于系统艾里斑, 并且像面照度均匀。在空间频率 20 lp/mm处, 光学系统的调制传递函数接近衍射极限。利用机械补偿方式实现了系统各项技术指标。

介绍了长波红外消热差系统的种类, 分析了温度对光学元件的影响, 并列出光学参量随温度变化的公式。总结了红外消热差系统的设计原理, 解出消热差消色差条件方程组并设计了一个工作波段为 8～12 μm, f＝25 mm, F数 1.2, 配 384×288, 像元大小 25 μm非制冷探测器的系统。结果表明, 系统结构简单, 在-40℃～80℃温度范围内系统调制传递函数, 均方根弥散斑直径变化均很小, 符合红外消热差系统的条件。

综述了三种民用车载视觉增强系统的性能特点与研究现状, 分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。首先简述三种民用车载视觉增强系统的工作原理, 并对三种系统的典型产品进行了性能比较; 然后介绍了三种系统的国内外发展情况以及主要产品特点; 最后分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。

窄带滤光片设计中的一些参数, 会对其性能产生影响。为了揭示它们之间的变化关系, 在光学薄膜设计软件Essential Macleod中进行了模拟实验。主要针对窄带膜系中的高低折射率之差, 干涉级次, 反射层层数和腔数对其通带半宽度、矩形度和陡度的影响进行了分析, 并得到了它们的影响规律。对于进行窄带滤光片的设计有一定的指导作用。

与传统定焦系统相比，红外双焦光学系统具有宽视场搜索目标、窄视场跟踪目标的能力；与连续变焦系统相比，红外双焦光学系统机械结构简单，装调容易等优点成为近年来研究的热点。介绍了一种用于324×256中波致冷红外探测器双焦10×光学系统设计结果。系统焦距24～240 mm，F#2，采用切入式变焦方式，短焦宽视场的全视场角达到28.7°；长焦窄视场的全视场角仅为2.9°。二次成像技术的应用，可以有效的减小轴向尺寸。Code V光学设计软件进行优化得到在空间频率17 lp/mm处，宽视场和窄视场的MTF均大于0.5。

推导了衍射光学元件的温度特性和色散方程, 分析了折/衍混合光学系统消热差、消色差可能性。设计了单片式红外中波温度自适应光学系统, 系统仅含有一片硒化锌透镜, 焦距f＝50 mm, F数4, 配合中波制冷红外焦平面探测器, 冷光阑效率达到100%, 系统结构简单, 重量轻, 体积小。用光学设计软件ZEMAX进行像质评价, 在－40℃～60℃范围内调制传递函数、弥散斑、色差焦点漂移完全符合温度自适应光学系统要求。