1 同济大学 精密光学工程技术研究所 先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
2 同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092
3 上海市数字光学前沿科学研究基地，上海 200092
4 上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台，上海 200092
宽波段光谱成像系统(0.4~1.7 μm)在食品检测、农业生产、医学分析、刑事侦查等领域有广泛需求，光栅因其具有高色散本领和高环境稳定性的特点，成为宽波段光谱成像系统主流分光元件，但采用光栅分光的光谱成像系统存在多级次衍射光谱互相串扰问题，严重影响仪器的探测能力，为了得到准确的光谱信息，需对其进行有效的抑制。文中利用Tracepro光学分析软件对宽波段光谱成像系统的多级次衍射杂散光进行仿真分析，发展了利用分区域滤光片和线性渐变带通滤光片来抑制多级衍射杂散光的方法，并分析比较了它们对多级衍射杂散光的抑制效果。仿真分析结果表明：线性渐变带通滤光片能够有效地抑制多级次衍射带来的杂散光，光谱成像系统杂散光系数降低至10−4量级，满足宽波段光谱成像系统对杂散光抑制要求。
宽波段光谱成像系统 光栅多级次衍射 滤光片 杂散光系数 broad-band spectral imaging system grating multi-order diffraction filter stray light coefficient 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220645
同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台，上海200092
计算成像是一种通过联合光学系统和图像处理来实现特定成像功能的新兴研究领域，长期以来，计算成像中的光学与算法联合都采取的是顺序设计模式，即光学系统与图像处理各自分开设计，但这样难以全面发挥二者协同的优势。近年来，随着深度学习技术的飞速发展，基于深度学习架构的光学系统与图像处理算法端到端协同设计方法开启了解决这一问题的大门。一方面，端到端协同设计通过全面探索整个解空间，可以实现光学与图像处理的自动最佳协同；另一方面，端到端协同设计更使得研制基于任务的最优成像系统成为可能。本文首先介绍了基于光学系统与图像处理端到端协同设计框架的进展，然后介绍了我们基于这一框架在平面透镜的宽谱成像、平面透镜的大视场成像、大景深成像、超分辨成像和快照式光谱成像方面的研究进展。
计算成像 端到端设计 基于任务的成像系统 computational imaging end-to-end design task domain imaging system 光学 精密工程
2022, 30(21): 2827
同济大学精密光学工程技术研究所成立二十年来，以探索前沿科学问题、突破核心关键技术、服务国家重要应用为目标，形成了理论与模拟相结合、科学问题解决与关键技术突破相结合、基础研究与重要应用相结合的特色，形成了研究所的发展理念，打造了高水平研究平台，在X射线器件与系统、强激光薄膜与应用、光学纳米计量与测试、微纳光学与智能感知四个研究方向上取得了突出的研究成果，已成为高层次人才培养和高水平科学研究的重要基地。
光学 精密工程
2022, 30(21): 2555
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京空间机电研究所，北京 100094
随着对天基对地以及临近空间目标探测的需求增大，高性能红外相机探测及海量数据定量化迫切需要高可靠性、高精度的辐射定标技术，因此，星上辐射定标装置已成为当前空间定量遥感技术发展的重要方向。在轨红外遥感相机的辐射定标主要校正探测器响应的不均匀性(相对辐射定标)和建立遥感相机输出信号与输入辐射量的函数关系(绝对辐射定标)。在介绍红外相机星上辐射定标基本原理的基础上，综述近年来几个国内外典型星上辐射定标装置及其特点，并介绍笔者所在课题组近年来基于内部定标源+天空星图的红外相机高动态范围(HDR)相对辐射定标方法的研究进展。论文对于红外辐射定标技术及星上辐射定标装置的发展具有参考意义。
辐射定标 红外相机 星上 遥感 黑体 radiometric calibration infrared sensors on-orbit remote sensing black body 红外与激光工程
2019, 48(9): 0904001
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
全景成像在特种车辆内夜间驾驶与观察、警戒监视等应用中具有广泛的应用需求。本文提出了一种基于OLED微显示器和变形目镜的全景图像显示方法，并设计了一套全景显示实验系统，通过图像处理模块完成全景图像数据的存储、缓存、图像预处理和传输，以OLED微显示器的子像素作为显示像素进行驱动信号重编码，实现全景灰度图像的水平3倍压缩显示，最后利用变形目镜将OLED微显示器上显示的压缩图像复原，以供人眼正常观察。实验结果表明: 采用现有系统搭建的变形目镜基本实现了双像素靶标条纹的亚像素分辨，并验证了本文全景显示方案的可行性。
全景图像 OLED微显示器 压缩显示 变形目镜 panoramic image OLED micro-display compression display anamorphic eyepiece
1 电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
气体泄漏红外成像检测技术以其高效率、大范围、动态直观等显著优势成为气体检测领域的研究热点之一。比较了气体泄漏主动/被动红外成像检测技术的优缺点及其典型技术, 重点介绍了国内外较为成熟的具有代表性的气体泄漏被动红外成像系统, 特别是被市场广泛接受的应用性产品的技术特点及其采用的气体红外图像处理方法等关键技术。鉴于国内在技术成熟度和市场占有率等方面的不足, 全面分析了气体泄漏红外成像检测技术进一步发展的技术方向及存在的问题。
气体泄漏 红外成像检测 发展现状 gas leak infrared imaging detection development status
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
针对目前低成本、小型化、长焦距非制冷热成像系统要求光学系统具有成像质量高、相对孔径大、结构尺寸小、温度适应性广的特点，在对多种实现超紧凑型光学系统结构的分析比较基础上，选用折反式结构，设计了一种大相对孔径超紧凑型红外光学系统。该光学系统的相对孔径达到了1/0.89，远射比达到了0.67。结合该光学系统的结构特点，仅使用Ge材料即实现了-40 ℃～60 ℃温度范围内的被动无热化设计。采用杂散光分析软件对系统进行了杂散光分析，提出了合理的杂散光抑制措施。设计分析结果表明：该光学系统在工作温度范围内像质优良（其在不同环境温度下的调制传递函数均接近衍射限）、体积结构紧凑，杂散光可控，可满足小型化、长焦距非制冷热成像系统的使用需求。
光学设计 大相对孔径 无热化 折反射式光学系统
提出切换式双视场光学系统的结构形式，探讨了切换式双视场光学系统的被动无热化设计理论。在此基础上，设计了工作波长为7.7 μm～10.3 μm的被动无热化切换式双视场望远镜。采用衍射面和非球面减少光学元件数量并提高像质，切换式双视场望远镜在-55℃～+70℃全温度带内MTF@18 lp/mm≥0.45。最后对设计结果进行了扩展，给出2个以该结构形式和材料分配为基础的镜头设计结果，结果表明该结构形式和材料分配具有一定的普适性。
切换式 望远镜 无热化 双视场 switch-zoom telescope athermalization dual FOV
