光学 精密工程
2022, 30(23): 3013
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
具有调焦功能的光学系统在空间探测领域中有着重要的应用需求。设计了一种基于自由曲面垂轴偏移的内调焦光学系统，该系统中采用特殊自由曲面面型结构，构建自由曲面透镜组，利用垂轴偏移的变焦特性，改善光学系统的成像位置，提升在空间环境多样性和宽物距成像的适应性能力。具体分析了自由曲面透镜组的调焦原理，并成功将自由曲面透镜组应用到焦距为100 mm的光学系统中，分析像距扰动和物距变化两种情况下的成像质量和偏移量。结果表明，光学系统的调制传递函数在奈奎斯特频率处大于0.3，满足成像要求，该系统具有成像性能稳定和微米量级补偿量等特点。
内调焦系统 变焦透镜 自由曲面 垂轴偏移 internal focusing system zoom lens freefrom vertical deflection 红外与激光工程
2021, 50(4): 20200290
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
光电自准直经纬仪是一种集成了光电自准直仪和经纬仪双重功能的精密测量系统, 其光路由目视内调焦望远系统和光电自准直系统两部分组成。首先提出共光路光学系统的设计原理与方法, 优化设计成像清晰的内调焦望远系统和分辨率较高的自准直光学系统。然后对影响成像质量最大的多胶合棱镜进行公差分析和设计, 给出既满足成像要求又兼具经济性的加工公差值。最后对设计的光学系统进行精度测试。测试结果表明, 所设计的光学系统在±20″视场范围内自准直精度达到0.6″, 可以满足设计要求。
光学设计 自准直经纬仪 内调焦系统 光路计算 优化设计 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 102203
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
为了实现大直径窄环带平面平面度的精确测量, 提出一种利用内调焦光管结合精密转台的基于光学及图像处理的新方法。首先利用内调焦光管把光纤点光源成像在被测圆环上方, 精密转台带动点光源的像点旋转在空间画圆, 以此圆所在的平面为基准, 用 CCD探测器接收点光源像点, 根据脱靶量测出被测点与基准平面的距离, 然后把测量数据展开成傅里叶级数进行谐波分析, 去除常数项及一次项对测量结果的影响, 通过数据处理计算即可得到被测环面的平面度。对该方法的基本测量原理进行了研究分析, 并结合实例对一外径 5 m、内径 4.4 m、高0.5 m的圆环零件进行平面度的测量, 测得其平面度为 0.285 mm, 重复性为 0.009 3 mm。最后对该方法的测量不确定度进行了分析, 其合成标准不确定度为 0.007 4 mm。
平面度测量 谐波分析 精密转台 内调焦光管 环形平面 flatness measurement harmonic analysis precision rotary table inner focus collimator annular plane
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
对内调焦望远物镜进行设计, 利用二元透镜独特的色散特性, 在提高成像质量的同时对传统结构进行简化。选取合适的初始结构, 通过CODE V软件对物镜进行设计、优化及像质分析, 得到成像质量颇佳的系统。在此基础上, 对系统进行了调焦及优化, 实现了对1.5 m到无穷远物距在分划板上清晰成像的目的。在所有变焦范围内，系统各视场在50 lp/mm处的MTF值均大于0.4, 且各视场的畸变均小于0.5%。
二元光学透镜 望远物镜 内调焦 binary optics lens telescope objective internal focusing
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710032
2 中国航空工业总公司第六一三研究所, 河南 洛阳 471009
根据平显视差测量原理中自动调焦的要求，设计了一个相对孔径与调焦范围均较大的内调焦物镜。针对内调焦传统设计方法的不足，在对内调焦各镜组选型后将它们组合成为一个系统，采用多重数据结构设计的方法，对不同物距下的结构进行同时优化，从而解决了近距离的成像质量难以控制的问题。所设计的内调焦物镜在不同的物距下成像质量稳定，无穷远时光学传递函数(MTF)值在空间频率为120lp/mm时轴上与轴外均达到0.4以上，物距在300mm时轴上视场MTF为0.3，轴外视场弧矢MTF在0.3以上，子午MTF达到了0.2；相对畸变均控制在1%以内，有利于后续的图像处理工作。
光学设计 内调焦物镜 多重结构 视差 optical design inner focusing object lens multi-configuration parallax
建立起一套侧向阴影照相的光学系统,利用可见光作为探测光,在状态方程实验中对靶的飞行速度进行探测.在天光KrF准分子激光装置上进行激光打靶实验,激光波长为248.4 nm.在激光功率密度为8.3×1011 W/cm2的条件下,测得50 μm厚铝靶的飞行速度为3.28 km/s;在激光功率密度为4.7×1011 W/cm2的条件下,测得带100 μm厚烧蚀层的13 μm厚铝靶的飞行速度为2.52 km/s.最后进行了误差分析计算,实验中探测激光与靶表面偏离角度最大不会超过2.06°,偏离角对实验精度产生的影响可以被忽略.
状态方程 飞片撞击法 侧向阴影照相 条纹相机 内调焦望远镜
