一种应用距离选通成像技术的微光望远镜
宏观傅里叶叠层技术远距离成像实验研究
航天返回与遥感第44卷第6期38 SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2023年12月宏观傅里叶叠层技术远距离成像实验研究田芷铭赵明王森李剑（大连海事大学，大连116026）摘要傅里叶叠层是一新型的宽视场高分辨成像技术，但是其在宏观成像领域的应用中，成像模型在米级成像距离下通常仅有2 cm左右的成像视场，难以满足使用要求。
为了提高宏观傅里叶叠层技术的成像距离和视场，文章开展了远距离宏观反射式傅里叶叠层成像模型的理论研究，提出了一种新的宏观傅里叶叠层成像模型，该模型使用发散光束照明，通过球面波移位对目标傅里叶谱进行扫描重建高分辨率目标图像；此外，还分析了宏观相干成像机理和傅里叶成像模型近似条件，由此推导出模型的近似范围，为模型推广提供了理论基础；最后，利用搭建的实验系统对10 m外目标成像，使目标分辨率从1.4 mm提升到0.35 mm，分辨率提升4倍以上，验证了模型具有通过合成孔径技术提升目标成像分辨率的能力。
关键词宏观成像傅里叶叠层成像模型远距离成像超分辨技术傅里叶叠层实验中图分类号: TP391.41文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)06-0038-07 DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.06.004Experimental Research on Long-Range Imaging Using MacroscopicFourier Ptychographic TechnologyTIAN Zhiming ZHAO Ming WANG Sen LI Jian（Dalian Maritime University, Dalian 116026, China）Abstract Fourier ptychography is a promising high-resolution imaging technique that has been gradually applied in the field of macroscopic imaging. However, its imaging model typically provides a limited field-of-view of around 2 cm at meter-level imaging distances, which often falls short of practical requirements. To enhance the imaging distance and field-of-view of macroscopic Fourier ptychography, this article conducted theoretical research on the long-distance macro reflection Fourier stack imaging model. The proposed model utilizes diverging light beams for illumination, scans the target Fourier spectrum using spherical wavefront shifting, and reconstructs high-resolution target images. The article analyzes the mechanism of macroscopic coherent imaging and the approximation conditions of the Fourier imaging model, deriving the approximate range of the model and establishing a theoretical foundation for its extension. Finally, the built experimental system was used to image a target 10 meters away, increasing the target resolution from 1.4 mm to 0.35 mm, a resolution increase of more than 4 times, verifying the model’s capability to improve target imaging resolution through the synthetic aperture technology.收稿日期：2023-06-20引用格式：田芷铭, 赵明, 王森, 等. 宏观傅里叶叠层技术远距离成像实验研究[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(6): 38-44.TIAN Zhiming, ZHAO Ming, WANG Sen, et al. Experimental Research on Long-Range Imaging Using Macroscopic Fourier Ptychographic Technology[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2023, 44(6): 38-44. (in Chinese)第6期 田芷铭 等: 宏观傅里叶叠层技术远距离成像实验研究 39Keywords macroscopic imaging; Fourier ptychographic model; long-range imaging; super-resolution technology; Fourier ptychographic experiment0 引言目前，在监视、遥感等领域，高分辨率成像问题面临着重要挑战。
北京理工大学科技成果——基于水下距离选通成像的水下考察勘探成像观察仪
北京理工大学科技成果——基于水下距离选通成像
的水下考察勘探成像观察仪
成果简介
距离选通技术利用脉冲激光器和选通摄像机，脉冲发射和开启成像时间的先后分开不同距离上的散射光和目标场景反射光，使被目标场景反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通开启时间内到达摄像机并成像。
利用激光距离选通夜视成像技术，研制水下考察勘探成像观察仪，实现对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。
实现水下图像的对比度增强，适合深水或夜间使用，其观察距离较裸眼远5-7倍，较传统摄像装置远2-4倍。
项目来源自行开发
技术领域电子信息
应用范围本项目的产品化在军事、公安和民用等领域具有广泛的应用前景，包括水下有人/无人运载器的观察与导航；水下资源勘探，例如海底考古观察等；水库大坝、水下管道的检测；水下救援：海难水下救援等。
应用拓展：与地理信息系统、惯导技术等的结合，
可实现更高层次的救援装备，如水下救援。
所在阶段小规模生产
成果转让方式合作开发
市场状况及效益分析目前除军口外，其它领域尚未全面应用，关键是尚难提供合适的产品，此外还有许多有待扩展的应用领域，技术的产业化前景广阔。
光电成像原理与技术答案
光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。
二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。
教您天文望远镜基础知识入门
教您天文望远镜基础知识入门目录一、天文望远镜概述 (2)1.1 望远镜的定义与分类 (3)1.2 望远镜的工作原理 (4)1.3 天文望远镜的发展历程 (5)二、望远镜的基本构造 (6)2.1 主要部件介绍 (7)2.2 望远镜的类型 (9)三、天文望远镜的选择与使用 (10)3.1 如何根据需求选择望远镜 (11)3.2 望远镜的使用与保养 (12)3.3 常见问题及解决方法 (14)四、观测技巧与实践 (14)4.1 观测前的准备 (16)4.2 实际观测案例分享 (17)4.3 提升观测效果的技巧 (19)五、天文望远镜的辅助工具 (20)5.1 星图与星表 (21)5.2 天气预报与观测计划 (22)5.3 其他辅助设备 (23)六、天文望远镜的科学研究价值 (24)6.1 对恒星与行星的研究 (25)6.2 对星系与宇宙学的研究 (27)6.3 天文望远镜在教育中的应用 (29)七、望远镜技术的未来展望 (30)7.1 新型望远镜技术介绍 (32)7.2 天文望远镜在太空探索中的作用 (34)7.3 科技发展对望远镜的影响 (35)一、天文望远镜概述天文望远镜是一种用于观察和观测天体的特殊仪器，其历史源远流长，追溯到古埃及和古希腊时期。
现代天文望远镜的设计和用途多种多样，但它们的共同目标是提供更清晰和放大的天体图像，以便科学家和爱好者可以更好地了解宇宙。
折射望远镜：这类望远镜利用透镜来聚焦光线。
镜子在折射望远镜中并不直接用于成像，而是用于引导光线进入望远镜并反射回透镜中。
这种望远镜在观测弥散和星云时非常有效。
反射望远镜：反射望远镜主要使用表面非常平整的金属或玻璃制成的镜子来反射进入望远镜的光线。
大型反射望远镜通常放置在海拔较高或干燥地区，以减小大气扰动，提高观测质量。
折反射望远镜：这种望远镜结合了折射和反射望远镜的特点，通常使用一个透镜在前端聚集光线，然后用一个大型镜子在望远镜的后端将光线反射到目镜中，这样可以在保持清晰度的同时提供更大的视场。
普朗克望远镜
卫星概况
普朗克望远镜（Planck),它是欧空局第一台宇宙微波背景辐射望远镜，口径1.5米，重1.9吨，带有两个微波 探测器：LFI,频率30-70GHz；HFI,频率100-857GHz。将在灵敏度、分辨率和工作波段方面超过以往发射的探测 器。Planck以德国物理学家普朗克命名，工作位置也在L2点上，而且与Herschel一箭双星，由阿里安-5火箭发 射，然后分离在各自的位置上。
Plank高4.2m，横截面最大直径4.2m，发射质量约1950kg．包括服务舱和有效载荷舱。服务舱装有电源、姿 态控制、数据处理和通信等系统，以及对温控要求不高的科学仪器。有效载荷包括望远镜、光学平台和一部分需 要冷却的仪器。
Planck上的望远镜是一台带有遮挡板的离轴格利高里望远镜，其主镜面积为1.75m×1.5m。Planck携带了2 台仪器，低频仪器是由高电子迁移率晶体管组成的无线电接收机阵列，在其焦平面上有22个无线电接收机阵列， 可在温度20K以下工作，工作频率为30～70GHz；高频仪器是一个三角形测热辐射微波探测器阵列，由52个辐射测 热计组成，装有中子转换器和锗电热调节器，工作频率为100～857GHz。为了保护星上仪器不受卫星排放热量和 来自太阳、地球及月球微波辐射的影响，卫星上安装了一个黑色遮挡板．能把探测器冷却到60K。
主要任务
Planck的任务是测量宇宙微波背景各向异性。确定宇宙空间曲率、哈勃常数及宇宙粒子密度等宇宙基本参数； 探测宇宙微波背景特征信号；利用亚毫米辐射测热仪测量1000个以上星团的运转速度，从而对宇宙结构形成理论 提供强有力的验证，并提供有关宇宙平均质量密度信息。整个任务成本共计7亿欧元。
主要性能参数
普朗克望远镜
宇宙微波背景辐射的探测器01 卫Biblioteka 概况目录02 主要任务
激光主动照明成像技术_分析和实验证明_王智
后向散射和目标反射的总功率 , 反映了后向散射的
影响 。如果需要研究后向散射对目标识别的影响 , 还
必须考虑望远镜焦平面的成像设备 , 本实验的接收
装置为 CCD 摄像机 , 还必须知道散射体和目标在探
测器对应像元上的辐射功率 , 从而可以对后向散射
引起的 辐射背景 对目标照 明的影 响加 以分析 。设
φ)
loi I
oi
+τ
i
e-2
βl
ex
l6
S i(l )dl
(10)
我们通过对 ηi 的分析 , 可以看出大气的后向散射对 目标照明的影响程度 。当 ηi >1 时 , 后向散射干扰已 经淹没了目标 , 即噪声大于有用的信号 , 通常取 η0i =1 为临界影响系数 。
1.2 成像系统组成
激光主动照明成像系统由以下几个部分组成 : 激光发射装置 ;激光接收望远镜 ;数据采集 、处理和 输出显示系统 。图 2 所示是激光主动照明成像系统 的示意图 。目前在国防科技中应用较广泛的激光波 段有两个 :钇铝石榴石(Y AG)激光的 1.06 μm 和二氧 化碳(CO2)激光的 10.6 μm , 前者主要用于激光测距
传输的目的 。随着激光成像技术的研究 , 成像距离 越来越远 , 使用领域越来越宽 。 不仅在军事上用于 侦察 , 还用于海岸巡逻 , 海上搜索和救援 , 安全部 门用于对可疑分子监视 。
1 激光主动照明成像系统分析
对于短距离范围的主动成像系统设计是相当简 单的 , 激光器工作于光斑模式 , 光照明于整个探测 器焦平面阵列的可视实时域 。接收器产生可连接电 视系统的图像序列 。这种系统有以下好处 :(1)简 单 ;(2)在场景中 , 能允许实时地观察运动物体和 运输工具 。 对于更长的距离 , 由于受大气的干扰 , 连续的散粒噪声影响 , 雾气的后向反 射等限制因 素 , 工作在这种模式下是不可能的 。 往往需要多次 曝光和处理来产生整个景像的单帧图像 。 在这种情 况下 , 获取整个景像的完整图像所需要的时间和图 像保真度之间应该有一个平衡 。
光电成像技术第六章直视型光电成像系统与
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1 夜视成像物镜
包沃斯-卡塞格伦系统
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1 夜视成像物镜
·包沃斯-卡塞格伦系统：
由于包沃斯系统的焦点在球面反射镜和校 正透镜中间，接收器造成中心挡光，为此 开展成包沃斯-卡塞格伦系统系统把校正 透镜的中心局部镀上铝或银等反射层作次 镜用，将焦点引到主反射镜之外。
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6.2.2 主动红外成像的照明系统
2.
红外滤光片是一种光学滤波器，主要滤除光源 辐射中的可见光成分。对红外滤光片的根本要求 是： 在红外波段光能损失应尽可能地小，而对其 他波段的辐射应尽量全部吸收或反射；光谱透射 比与光阴极光谱灵敏度曲线红外局部相匹配；热 稳定性好，防潮性和机械性能好，耐光源工作时
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1 夜视成像物镜
· 格里高里系统：
由抛物面主镜和椭球次镜组成。次镜 位于主镜焦距之外，椭球面的一个焦 点和抛物面主镜焦点重合，另一个焦 点为整个系统的焦点。系统对无穷远 轴上的点没有像差。
人们研究改进反射系统，把反射镜的
主镜和次镜都采用球面镜，而用参加
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施密特校正板工作原理 (a) 施密特校正板；(b) 改进的施密特校正板
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6.2.2 主动红外成像的照明系统
3.
(1)
白炽灯(包括普通、充气和卤钨白炽灯)是根
据热辐射原理制成，用电流加热灯丝使之到达
白炽而发光。白炽灯工作在白热状态，要求灯
丝材料有高熔点和低蒸发率。灯丝形状影响光
(单位为lm/W)。充气白炽灯比
真空白炽灯有更高的工作温度和发光效率，但
也只有10～20 lm/W，在～的近红外辐射光谱
光电成像技术
电极上所加的电压越高，势阱越深，电荷留在阱
内量越多。只要电压存在，电子就能储存在势阱里。 由于绝缘氧化物层使得电子不能穿过而到达电极， 因此存贮在势阱里的电子形成了电荷包，其电荷量 的多少与光照强度及照射时间成正比，于是所有电 极下的电荷包就组成了与景物相对应的电荷像。
信号电荷的存储（示意图）
UG < Uth 时
6.2.1 电荷耦合摄像器件
CCD的特点: 以电荷作为信号。
CCD的基本功能: 电荷存储和电荷转移。
CCD工作过程: 信号电荷的产生、存储、传
输和检测的过程。
6.2.1 电荷耦合摄像器件
一、电荷耦合器件的基本原理
1、CCD的基本结构：
（1）输入部分： 输入二极管（ID / Input diaode）、 输入栅（IG / Input Grid）
6.2.1 电荷耦合摄像器件
（2）MOS结构部分：
a. 以P型或N型硅半导体为衬底。 （本文以P型硅为例）
b. 在衬底上生长一层厚度为零点几个微米的二 氧化硅层。
c. 然后按一定的次序沉淀N个金属电极或多晶 硅电极，作为栅极。（栅极间的间距为2.5个微 米，中心距离为15-20个微米）
于是，每个电极与其下方的二氧化硅和半 导体之间就构成了一个 金属-氧化物-半导体 （Metal - Oxide - Semiconductor ）结构, 即 MOS结构。
+UG
UG > Uth 时
+UG
入射光
e-
e-
e-
e-
e-
+Uth
e- 势阱
ee-
MOS电容 器
入射光
e- e- e- e-
e-
e-
微光夜视
微光夜视与热成像技术发展及应用微光夜视技术1.微光夜视技术的发展微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和显示。
它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、空间和频域的有效扩展。
微光夜视技术的发展以1936年P.Gorlich发明锑铯(Sb-Cs)光电阴极为标志。
A.H.Sommer1955年发明了锑钾钠铯(Sb-K-Na-Cs)多碱光电阴极(S-20)，使微光夜视技术进入实质性发展阶段。
1958年光纤面板问世，加之当时荧光粉性能的提高，为光纤面板耦合的像增强器奠定了基础。
62年美国研制出这种三级及联式像增强器，并以次为核心部件制成第一代微光夜视仪，即所谓的“星光镜”—AN/PVS-2,并用于越战。
62年出现了微通道电子倍增器，70年研制出了实用电子倍增器件MCP-微通道板像增强器，并在此基础上研制了第二代微光夜视仪。
70年代发展起来的高灵敏度摄像管与MCP像增强器耦合，制成了性能更好的微光摄像管和微光电视。
82年英军在马岛战争中使用，取得了预期的夜战效果。
65年J.Van Laar 和J.J.Scheer制成了世界上第一个砷化镓(GaAs)光电阴极。
79年美国ITT公司研制出利用GaAs负电子亲和势光电阴极与MCP技术的成像器件（薄片管），把微光夜视仪推进到第三代，工作波段也向长波延伸。
60年代研制出的电子轰击硅靶(EBS)摄像管和二次电子电导(SEC)摄像管与像增强器耦合产生第一代微光摄像管。
80年代以来，由于电荷耦合器件(CCD)的发展，不断涌现新的微光摄像器件。
像增强器通过光纤面板与CCD耦合，做成了固态自扫描微光摄像组件，和以它为核心的新型微光电视。
第一代微光夜视技术20世纪60年代初，在多碱光阴极(Sb-Na-K-Cs)、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成第一代微光管。
其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达5*104～105倍。
微光双目系统低照度环境三维测量方法研究
摘要摘要双目立体视觉是计算机视觉的重要研究方向之一，该技术被广泛应用于工业、农业、医学等领域，对于提高生产效率及生活质量有重要意义。
微光双目视觉是指在光强微弱的环境下进行图像获取和立体匹配。
由于在黑暗环境中拍摄的图像会受到随机噪声的影响，因此如何获取精确的微光图像立体匹配深度图是一个具有挑战性的问题。
本文针对这一问题，围绕立体匹配算法展开研究，主要分为以下两个部分：本文提出了一种结合区域信息来增强局部噪声像素鲁棒性的匹配算法。
该算法改进了传统的半全局匹配算法，改进分为两个方面：首先，双目视觉获取的两幅图像进行图像分割获取区域信息，通过加入结构软约束解决动态传播路径不完全的问题。
其次，在特征提取模块通过将Census算子由二元改进为三元降低噪声的影响。
该算法分别在Middlebury公开数据集，通过加噪处理的仿真数据及真实采集的微光数据上进行了验证，实验结果表明，本文提出的改进算法降低了微光双目受噪声的影响，提高了微光立体匹配的准确度。
此外，本文针对微光数据对神经网络算法进行调研，考虑到金字塔立体匹配算法（PSM,Pyramid Stereo Matching）在匹配代价计算模块融入了不同位置和尺度的环境信息，本文提出了将该算法应用在微光数据上，并在预处理及后处理部分进行了相应的改进。
该算法分别在KITTI公开数据集，通过加噪处理的仿真数据及真实采集的微光数据上进行了验证，实验结果表明，该算法在微光立体匹配上有好的匹配性能。
关键词：立体视觉，微光，随机噪声，神经网络，区域信息AbsrtactAbstractBinocular stereo vision is one of the important research directions of computer vision.It is widely used in industry,agriculture,medicine and other fields.It is significant to improve production efficiency and quality of life.Low-light binocular stereo vision is to obtain images in low-light environment.Images taken in dark environment will be affected by random noise,hence how to obtain accurate depth maps of low-light stereo matching is a challenging problem.For this problem,this paper does some research about the low-light stereo matching algorithms,the main research has the following two aspects:In this paper,a matching algorithm based on regional information is proposed to enhance the robustness of local noise pixels.This algorithm improves the traditional semi-global matching algorithm.The improvement can be divided into two points:Firstly,two images acquired by low-light cameras are segmented to obtain region information,and the problem of incomplete dynamic propagation path is solved by adding structural soft constraints.Secondly,in the feature extraction module,the Census operator is improved from binary to ternary to reduce the influence of noise.The algorithm is validated on the Midllebury data set,synthetic data and real world data captured by low-light camera in darkness.The experimental results show that the improved algorithm reduces the influence of noise on low-light vision and improves the accuracy of low-light stereo matching.In addition,this paper studied the neural network.Considering that pyramid stereo matching incorporates environmental information of different locations and scales into the matching cost calculation module,this paper selected this algorithm.In addition,image pre-processing and post processing are added for the low-light data. The algorithm is validated on KITTI data set,synthetic data and real world data.The experimental results show that the algorithm perform better in low-light data.Key Words:Stereo vision,Low-light,Random noise,Neural network,Regional information.目录目录第1章引言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1立体匹配研究现状 (2)1.2.2微光立体测距研究现状 (5)1.3主要内容和结构安排 (7)第2章相关技术理论 (8)2.1双目立体视觉理论 (8)2.1.1摄像机成像模型 (8)2.1.2摄像机标定 (11)2.1.3双目立体视觉原理 (15)2.2微光成像理论 (19)2.2.1微光成像概念 (5)2.2.2微光成像探测器 (19)2.2.3微光成像技术的发展与应用 (20)第3章基于区域信息的微光图像匹配算法研究 (22)3.1传统半全局图像匹配算法 (22)3.1.1匹配代价计算 (22)3.1.2代价聚合之动态规划 (24)3.2改进的图像匹配算法 (26)3.2.1获取区域信息 (27)3.2.2匹配代价模块 (29)3.2.3代价聚合模块 (34)3.3视差计算及视差优化 (35)3.4传统改进算法实验结果分析 (37)3.4.1Middlebury数据集 (37)3.4.2仿真数据 (38)3.4.3对比分析 (40)微光双目系统低照度环境三维测量方法研究3.4.4微光数据的实验结果 (43)3.4.5讨论 (44)第4章基于深度神经网络的图像匹配算法研究 (47)4.1深度神经网络的基础知识 (47)4.2基于深度神经网络的立体匹配方法 (50)4.2.1卷积神经网络 (51)4.2.2空间金字塔池化模块 (52)4.2.33D CNN (54)4.3针对微光数据的改进模型 (56)4.4深度神经网络算法实验结果分析 (59)4.4.1KITTI公开数据集 (59)4.4.2微光数据的实验结果 (60)4.4.3传统改进算法与该改进模型的对比分析 (62)第5章总结与展望 (64)5.1总结 (64)5.2展望 (64)参考文献 (67)致谢 (73)作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 (75)第1章引言第1章引言1.1研究背景及意义随着经济水平与科学技术的飞速提升，智能产品的出现给人们生产及生活带来很大的变化。
《光学仪器》总目次
染料调 Ｑ 的 Ｎｄ＋ ＹＡ 激 光 器偏 振 性测试 … …… …… …… …… …… …… 马 健 ， 。： Ｇ 曹吉军 ， 齐志 国（ ， ） ２ １
Ｙ 分 支 ＬＮｂ ３波导 的单模 特 性 的测试 方 法研 究 ……… … ……… …… 张 ｉ Ｏ 单 晶硅 的 光谱 响应 测试技 术研 究
．¨ ’ ｌ ＝ “ ｌ 。 ◆
应 用技术
◆ ◆ ㈣ ・ ． ◆ …
◆
用缓 冲层 结构 抑制碳 纤维…… …… …… 姚 有 为 ， 杨夏 军 ， 慧俊 ， （ ，４ 金 等 １２ ）
磊， 徐伯 庆 ， 韩彦 芳 ， （ ， ９ 等 １２ ）
４０ ６０串联 式 原子 化 器原子 吸收 分 光光度 计 能量提 高的探 讨 … …… …… …… …… 杜 志 芳 ， 玉 弟（ ，８ 邱 ４ ２）
一
种基 于非线 性各 向异 性扩散 Ｐ Ｅ的 矢量 图像放 大方 法 Ｄ
…… … …… … 邓雅 男， 伯 庆 ， 英坤 （ ，５ 徐 王 ５２） 飞， 丁克 勤 ， 李德桥 （ ，０ ５３）
用虚 光栅 移相 莫 尔条 纹 法测量 小球 面曲率 半径 …… …… …… ……… … 李
啸， 尼
川 ， 良鹏 ， （ ，） 王 等 ３５
骏， 孙 斌 ， （ ，１ 等 ３１）
基 于 多判据 的 多 目视 觉手 势立体姿 态检 测 系统研 究 ……… …… …… … 林钧 斌 ， 庄 波前 像 差测 量 中的人 眼定位 误 差分析
种 Ｃ 图像 的肺 实质分 割方 法 … …… ……… … ……… …… …… …… 杜 Ｔ
四通道 Ｓ Ｄ光源驱动技术研究 ………………………………………… 李广华 ， 军， Ｌ 刘 殷建玲 ， １３ ） 等（ ，４
一种应用距离选通成像技术的微光望远镜
关键 词 ： 激光 照 明 ； 微 光选 通望 远镜 ； 距 离选 通 ； 后 向散射
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ２ ４ ９ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ５ ７ ６ ８ ／ Ｊ ＡＯ ２ Ｏ １ ３ ３ ４ ． ０ ４ ０ ５ ０ ０ １
Ｌｏ ｗ— ｌ ｉ ｇ ｈｔ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｔ ｅ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ｌ ｉ ｇ ｈｔ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｏｂ ｓ ｅ ｒ ｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ．Ａ ｄ ｏ ｐｔ ｉ ｎｇ ｒ ａ ｎｇ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ，ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ —
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｕｎ ｄｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｏ ｆ ａ ｕｘｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｙ ｌ ｉ ｇｈ ｔ ｉ ｎｇ ｏ ｎ ｌ ｏ ｗ— ｌ ｉ ｇ ｈｔ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ｙ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ—
第 ３ ４卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ７月
应
用
光
学
Ｖ０ １ ． ３ ４ ＮＯ ． ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ６ ６ ７ — ０ ５
一
种 应 用 距 离 选 通 成 像 技 术 的微 光 望 远镜
5.5 跨学科实践：制作望远镜习题及解析(分层练习)八年级物理上册(人教版2024)
5.5 跨学科实践：制作望远镜习题及解析（分层练习）一、制作望远镜1. 望远镜是用来观察 物体的一种光学仪器。
靠近眼睛的凸透镜叫做 镜；靠近被观测物体的叫 镜。
物镜使远处的物体在 附近成实像，目镜相当于一个 镜，用来把这个像放大。
【答案】 远方 目 物 焦点 放大【详解】望远镜是观察远方物体的一种光学仪器。
目镜与物体根据位置进行区分，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜。
物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。
目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。
2. 如图所示是简易天文望远镜的内部结构示意图。
远处的物体经过物镜成一个 的实像，落在目镜 的位置；这个实像经过目镜成一个正立、 的 像。
如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。
【答案】倒立、缩小，焦点以内，放大，虚，远视。
【详解】望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
望远镜中物镜是一个凸透镜，远处的物体处在该凸透镜的二倍焦距之外，经该凸透镜成倒立、缩小的实像；这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦点以内（物距小于一倍焦距）的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像；近视眼镜片是凹透镜，远视眼镜片是凸透镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。
3．如图所示，小明把焦距长的凸透镜放在前面，焦距短的凸透镜放在后面，正在模拟 （选填“显微镜”或“望远镜”）的使用，其中物镜的作用相当于 （选填“照相机”或“投影仪”）。
【答案】望远镜，照相机。
【详解】开普勒望远镜物镜使物体成一倒立、缩小的实像，然后再用目镜把这个实像放大，这就是望远镜的原理，由图可知，小明正在模拟的就是望远镜的使用，其中物镜的作用相当于照相机。
4．人眼能不能看清一个物体，物体对我们所成的视角的大小十分重要，望远镜物镜所成的像虽然比远方物体，但由于它离我们的眼睛很，再加上镜的放大作用，视角就可以变得很了。
超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验
文章编号 2097-1842（2024）01-0061-08超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验李延伟1，伍雁雄1,2 *，陈太喜1，魏浩东3，谢新旺1，董雷岗1，李骏驰1，李建杰1（1. 季华实验室, 广东 佛山 528000；2. 佛山科学技术学院, 广东 佛山 528000；3. 沈阳芯源微电子设备股份有限公司, 辽宁 沈阳 110168）摘要：为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸，提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。
设计优于1/12λ（λ=632.8 nm ）面形精度的小角度棱镜折转光路，实现照明系统与成像镜头的水平布置，径向尺寸仅为80 mm ，在保证不影响系统成像质量的前提下，极大地降低了整个系统的径向尺寸，同时也实现了12°的小角度明场照明。
设计放大倍率为0.264的对称混合型光学系统，采用纯球面系统获得较大成像视场，像高为81.92 mm ，物像距仅为392.5 mm ，极大地降低了整个系统轴向尺寸。
设计结果表明，整个成像系统全视场平均光学传递函数优于0.4@100l p/mm ，相对畸变优于0.03%，像面照度均匀性全视场优于50%。
实际测试结果表明：全视场实际成像分辨率优于18.88 μm ，达到了系统极限分辨率；全视场像面照度均匀性为43.3%，满足均匀性优于40%的研制要求。
研究结果表明本文提出的超薄超短物像距高分辨率检测成像系统合理、有效，解决了12寸晶圆检测成像系统空间尺寸压缩的难题，并降低了研制成本，为后续近距离大尺寸物体检测成像系统的研制提供参考依据。
关 键 词：棱镜；物像距；对称混合型光学系统；像面照度均匀性中图分类号：TH74 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2023-0099Design and experiment of high-resolution detection imaging system withultra-thin and ultra-short object-image distanceLI Yan-wei 1，WU Yan-xiong 1,2 *，CHEN Tai-xi 1，WEI Hao-dong 3，XIE Xin-wang 1，DONG Lei-gang 1，LI Jun-chi 1，LI Jian-jie 1（1. Ji Hua Laboratory , Foshan 528000, China ；2. Foshan University , Foshan 528000, China ；3. Kingsemi Co. Ltd., Shenyang 110168, China ）* Corresponding author ，E-mail : 364477424@Abstract : To shorten the axial and radial dimensions of the 12-inch wafer detection imaging system, a solu-tion combining the small angle prism refraction path and the ultra-short object-image distance lens is pro-posed. A small angle prism with shape accuracy better than 1/12λ (λ=632.8 nm) is designed to convert the op-tical path and realize the horizontal arrangement between the lighting system and the imaging lens. The radi-al size is only 80 mm, which greatly reduces the radial size of the whole system without affecting the ima-收稿日期：2023-06-07；修订日期：2023-06-25基金项目：广东省重点领域研发计划项目（No. 2020B1111120004）Supported by Key Field R&D Plan Project of Guangdong Province (No. 2020B1111120004)第 17 卷 第 1 期中国光学（中英文）Vol. 17 No. 12024年1月Chinese OpticsJan. 2024ging quality. At the same time, a small angle of 12° bright field lighting is realized. A symmetrical hybrid op-tical system with magnification of 0.264 is designed. A pure spherical system is used to obtain a large ima-ging field of view. The image height is 81.92 mm, and the object-image distance is only 392.5 mm, which greatly reduces the axial size of the whole system. The design results show that the average optical transfer function of the whole imaging system is better than 0.4@100 lp/mm, the relative distortion is better than 0.03%, and the uniformity of the image surface illuminance is better than 50%. The actual test results show that the actual imaging resolution is better than 18.88 μm, which reaches the ultimate resolution of the sys-tem. The uniformity of illumination of image surface is 43.3%, which meets the development requirement of uniformity better than 40%. The research results show that the ultra-thin and ultra-short object-image dis-tance imaging system is reasonable and effective, which solves the problem of space size compression of the 12-inch wafer detection imaging system and reduces the development cost. It provides a reference for the de-velopment of the imaging system for detecting large objects in short distance.Key words: prism；object-image distance；symmetric hybrid optical system；image surface illumination uni-formity1 引 言自动光学检测（AOI）系统[1-6]是半导体检测设备的重要组成部分，可用于实现对涂胶显影后的12寸晶圆表面缺陷的全范围检测（Full Scale Scan）。
一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路[实用新型专利]
![一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c237162b974bcf84b9d528ea81c758f5f61f29ff.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021756152.1(22)申请日 2020.08.20(73)专利权人 杭州瑞盟科技有限公司地址 310053 浙江省杭州市滨江区浦沿街道伟业路1号九号楼701室(72)发明人 张佳一 王建军 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人 刘翠香(51)Int.Cl.G01C 3/04(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路(57)摘要本申请公开了一种基于MS1003的激光测距望远镜及其测距电路，该测距电路包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；微控制器用于生成启动脉冲并发送至MS1003芯片和高压激光发射电路；高压激光发射电路用于依据启动脉冲向目标发射激光；激光接收放大电路用于检测从目标反射的激光，生成停止脉冲并发送至MS1003芯片的STO P1通道；MS1003芯片用于检测启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；微控制器用于读取MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与目标的距离数据。
本申请既降低了激光测距望远镜的成本和功耗，又提高了测量精度和使用便捷性。
权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 212779189 U 2021.03.23C N 212779189U1.一种基于MS1003的激光测距望远镜的测距电路，其特征在于，包括微控制器、MS1003芯片、高压激光发射电路、激光接收放大电路；所述微控制器用于生成启动脉冲并发送至所述MS1003芯片和所述高压激光发射电路；所述高压激光发射电路用于依据所述启动脉冲向目标发射激光；所述激光接收放大电路用于检测从所述目标处反射的激光，生成停止脉冲并发送至所述MS1003芯片的STOP1通道；所述MS1003芯片用于检测所述启动脉冲的上升沿时刻作为激光发射时刻、检测所述停止脉冲的上升沿时刻作为激光接收时刻；所述微控制器用于读取所述MS1003芯片中的时刻数据，计算生成与所述目标的距离数据。
新型高精度微光瞄准镜[发明专利]
![新型高精度微光瞄准镜[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fcbe31c4482fb4daa48d4bce.png)
专利名称：新型高精度微光瞄准镜专利类型：发明专利
发明人：张瑞,闫学纯,叶明
申请号：CN201110372786.6
申请日：20111122
公开号：CN102520514A
公开日：
20120627
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高精度微光瞄准镜，其微光物镜采用一片单正透镜与两组双胶合透镜组成，可满足宽光束消色差和高分辨率的像质要求，保证物镜体积小、重量轻、像质好；微光目镜采用由两片单透镜与一组双胶合透镜组成，结构形式简单、紧凑，出瞳直径大与白光镜入瞳直径相当，成像质量优良。
通过调整微光瞄准镜目镜中单正透镜双胶合透镜之间的间隔及目镜与像增强器光纤面的间隔的方法，有效保证微光瞄准镜与白光镜组合使用时系统光轴不发生偏移，系统瞄准精度不发生变化。
其结构简单设计合理，除具有优良的成像质量外，具备不拆卸白光镜直接与其组合使用，不需要校正仍可保证系统瞄准精度，快速实现昼夜高精度观察、瞄准的目的。
申请人：河南中光学集团有限公司
地址：473000 河南省南阳市工业南路508号
国籍：CN
代理机构：郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙)
代理人：庄振乾
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基于PSD的高速激光距离传感器的信号检测与处理
华中科技大学硕士学位论文基于PSD的高速激光距离传感器的信号检测与处理姓名：莫伟申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：杨克成20080524摘要现代工业的飞速发展对距离测量提出了越来越高的要求。
与传统的测量手段不同，高速激光距离传感器可对高速运动中的目标进行非接触、短测程、高精度的距离测量，对于军事和民用范围内的应用都有着重要的研究意义。
本文对高速激光距离传感器的设计进行了论述。
以激光三角法测距作为理论基础，对其理论模型进行了讨论，详细分析了激光三角法的距离计算方法。
在此基础上，对比电荷耦合器件CCD和位置敏感器件PSD的特点和优势，选用PSD作为位置传感器。
根据PSD两极输出电流随光敏面上光斑位置不同而不同这一特点，对装置的信号检测和处理系统进行了深入分析和设计。
传统的PSD信号处理电路采用大量的模拟器件进行信号运算，电路复杂且精度不高。
本文对传统处理方式加以改进，采用数字化的方式对传感器进行设计。
信号检测和处理系统分为电源模块、前置放大电路、数据采集电路和单片机接口电路四个部分。
由于信号源输出信号为一个微弱信号，选定高精度线性电源模块为系统供电。
然后采用电阻结合集成运算放大器实现信号的I/V转换和前置放大。
模拟信号的数字化是系统的关键部分。
课题要求在1~1.5m处对探测目标实现精度为20cm的定距测量，根据这一指标计算选择12位高速A/D芯片实现数据采集。
单片机实现系统的总体控制，包括预置/探测状态选择、A/D控制、信号的计算和预警。
采用普通按键、发光二极管对单片机外围电路进行了设计。
改进传统的平均算法，提出新的算法实现了A/D控制和距离值的计算与预警。
在电路板的设计中采用光电耦合器件、铁氧体磁珠、旁路电容滤波等方式减小了噪声。
文章最后对传感器样机进行了实验分析。
实验采用不同颜色目标、不同光照条件作为对照，证实传感器样机能够完成1~1.5m处目标的定距测量；性能随目标反射率的增加而提高；背景光对探测的影响较小。
墨子望远镜的历史遗产与国际合作
墨子望远镜的历史遗产与国际合作墨子望远镜是中国古代一项重要的科技发明，它的发展历史与国际合作密不可分。
在本文中，我将介绍墨子望远镜的起源和发展，并重点探讨其对国际科学合作的影响。
一、墨子望远镜的起源和发展墨子望远镜是中国古代一种利用凸透镜原理观测天体的光学仪器。
早在公元前5世纪，中国思想家墨子就提出了光的传播是直线传播的理论，并根据这一理论制造了最早的墨子望远镜原型。
墨子望远镜的出现，为中国古代的天文观测和科学研究提供了重要工具。
随着时间的推移和科技的进步，墨子望远镜不断改进，逐渐成为一种高精度的观测仪器。
在唐朝时期，墨子望远镜达到了较高的发展水平，并开始在天文学、物理学等领域得到广泛应用。
它的发展为后世的天文科学研究奠定了坚实的基础。
二、墨子望远镜的国际合作历史墨子望远镜的历史遗产与国际合作密不可分。
在古代，中国的科技成果广泛传播到海外，成为其他国家的学习对象。
墨子望远镜的原理和制造技术也被传播到邻近的亚洲和欧洲地区。
一个典型的例子是墨子望远镜对欧洲天文学的影响。
在中国古代，中央亚洲地区的波斯和拜占庭帝国曾与中国有密切的贸易往来。
墨子望远镜的技术就是通过这些贸易活动传到了欧洲地区。
在欧洲，墨子望远镜的原理和制造技术被伽利略等科学家学习和应用，为欧洲天文学的发展做出了重要贡献。
墨子望远镜的国际合作不仅发生在古代，也延续到现代。
随着科技的飞速发展，各国加强了科学研究和技术交流的合作。
中国也积极参与国际科学合作，将墨子望远镜的原理和技术分享给世界各国。
这种国际合作促进了墨子望远镜技术的进一步发展和应用，有助于推动全球天文学的研究进步。
三、墨子望远镜的历史遗产保护墨子望远镜作为中国古代的重要科技遗产，其保护与传承工作也非常重要。
中国政府高度重视文化遗产的保护，并采取了一系列措施来保护墨子望远镜的历史遗产。
首先，中国政府将墨子望远镜列入了国家级重点文物保护单位。
通过加强对墨子望远镜的保护和管理，确保其历史价值的传承和保存。
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一种应用距离选通成像技术的微光望远镜张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛【摘要】利用红外波长的激光对微光系统进行辅助照明,改善目标区域的环境照度和对比度,使目标从视场中凸显出来,提高微光系统的探测距离,改善观察效果.采用距离选通技术,合理匹配激光脉冲与选通像增强器的工作时序,屏蔽目标前后非目标反射光以及来自大气中悬浮微粒产生的杂散光干扰,解决同轴照明后向散射问题,达到只观察选定距离内目标的目的.通过微光选通望远镜的工程实践,将激光距离选通技术成功地运用于微光探测领域中,在无月星光,照度为1×10-3 lx,大气能见度为10 km条件下,对中型坦克或卡车侧面目标的识别距离可达到1 400m.%Under the help of auxiliary lighting on low-light level system by using laser with infrared wavelength,environmental illumination and contrast of object area can be improved,making the object outstand from vision area,which can effectively enlarge the range of lowlight detection and improve the observation effects.Adopting range gating technology,properly arranging the work order between laser pulse and gated image intensifier,shielding the object from troubling by inflected light around the object and stray light from airborne suspended particulates,solving coaxial illumination back scattering problem,the object only from the selected range can be observed.Through engineering practices of laser assistant low-light level binoculars,the range gating technology is successfully applied to low-light detecting area,and the recognizable range for medium tank and the truck broadside is up to 1 400 m under simple background conditions,withoutmoonlight or starlight,with illumination of 1 × 10-3lx and atmosphere visibility of 10 km.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)004【总页数】5页(P667-671)【关键词】激光照明;微光选通望远镜;距离选通;后向散射【作者】张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛【作者单位】河南平原光电有限公司,河南焦作454001;焦作大学机电工程学院,河南焦作454000;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001【正文语种】中文【中图分类】TN249引言微光望远镜主要用于夜间观察、搜索目标，可利用镜内分划观测炸点位置，修正射击偏差，同时也可作为夜间侦察、监控装备使用。
采用二代或超二代像增强器的微光望远镜普遍夜视距离近，其夜视距离很难适应用户的使用要求。
围绕提高微光望远镜的夜视距离，从微光望远镜的物镜形式、相对孔径（D／f′）、光能损失、放大率、分辨率、传递函数、消杂散光情况等方面进行研究，可以使夜视距离从600m提高到800m。
为进一步提高微光望远镜的夜视距离，改善目标区域的环境照度和对比度无疑是一种合理的技术捷径。
实践证明，采用激光辅助照明的微光选通望远镜，在夜间照度偏低、能见度不高、以及目标隐藏在树林、山洞和建筑物窗玻璃后面等特殊情况下，均能大幅度提高夜视距离，改善观察效果。
微光望远镜的核心器件是像增强器，最新的四代双近帖聚焦像增强器阴极灵敏度已高达2000μA／lm，对中型车辆的识别距离可达到2 000m。
而超二代像增强器的阴极灵敏度只有700μA／lm～800μA／lm，对中型车辆的识别距离只有800m。
要提高现有应用超二代像增强器微光望远镜的夜视距离，采用激光辅助照明来提高目标的环境照度，使夜视距离满足用户要求是其最佳选择。
激光辅助照明是用半导体激光器照射到目标表面，提高目标表面的照度。
但是因为激光照明光轴与望远镜光轴一致，使用中容易出现大气后向散射，影响观察效果。
采用带选通功能的像增强器和脉冲激光辅助照明的微光选通望远镜，可以解决同轴照明产生的后向散射问题。
1 产品组成及工作原理1．1 产品组成微光选通望远镜包括微光望远镜和激光辅助照明两部分。
其中，微光望远镜包括物镜、镜身、像增强器、选通电源、电源变换、分划照明、电池及目镜等；激光辅助照明包括半导体脉冲激光器、激光电源和脉冲匹配电路等。
系统框图如图1所示。
图1 微光选通望远镜系统框图Fig．1 System diagram of range gating low-light level telescope1．2 基本原理在夜间条件下，目标反射的自然光经微光望远镜的物镜，将目标成像在像增强器的阴极面上，此图像是很微弱的光学图像，经过像增强器的光电像增强作用，使微弱的光学图像转换成电子图像，再经电子光学系统强电场的作用，最后在像增强器的荧光屏（阳极面）上得到亮度增强的光学图像，然后通过目镜放大，供使用者观察。
采用带选通功能的像增强器和脉冲激光辅助照明时，由激光器发射短脉冲激光对目标进行照射。
当目标反射光到达像增强器时，选通门开启，让来自目标的反射光进入像增强器。
选通门开启持续时间与激光脉冲一致，这样形成的目标图像只与特定距离的反射光有关，实现滤除后向散射光和非目标反射光，达到只观察选定距离内目标的目的，使目标成像清晰，从而提高夜视距离。
2 产品关键技术设计微光选通望远镜的物镜设计、像增强器的选择匹配、激光光源的选择、系统硬件设计及控制程序设计是本产品的几项关键技术。
2．1 物镜设计本微光物镜选用折射式物镜，最重要的是其口径相对较小且中心部位像质好，这样可以使整个产品的质量轻、分辨力高。
2．2 像增强器选择像增强器选用北方夜视公司的1XZ18／18WHS-7型高性能微光像增强器。
该像增强器具有电子快门技术，能满足距离选通应用要求。
1XZ18／18WHS-7主要参数见表1，光谱响应曲线如图2所示。
表1 1XZ18／18WHS-7主要参数Table 1 Main parameters of 1XZ18／18WHS-7参数数值最小值典型值信噪比／dB 25 28亮度增益／cd·m-2lx-1 8×10316×103分辨力／lp·mm-1 64 70照度动态范围／lx 1．0×10-6 5．0×104图2 1XZ18／18WHS-7选通型像增强器光谱响应特性Fig．2 Spectrum response characteristics of gating image intensifier 1XZ18／18WHS-7 2．3 激光光源选择激光光源的选择主要从像增强器的响应灵敏度、空气中的透过率、红曝现象几个方面考虑。
根据超二代1XZ18／18WHS-7型高性能微光像增强器的光谱响应，选用808nm的半导体激光器作为激光光源。
该波长的激光器对超二代像增强器的响应好，在空气中的透过率高，但存在红曝问题，采取加装滤波片来控制红曝问题。
2．4 系统硬件设计及控制程序设计激光照明距离选通技术的关键在于如何实现微光像增强器门控脉冲和激光脉冲之间的精确时序匹配，图1中匹配电路的功能就是控制二者之间的时序关系。
匹配电路采用FPGA程序控制，用2个按键改变时序的前后相对关系，其软件的流程如图3所示。
图3 距离选通软件设计流程Fig．3 Software design flow of range gating3 设计参数分析与试验3．1 快门速度和选通占空比的计算微光选通望远镜要求以夜视距离800m为起始点，按键控制激光照明在800m～1 400m之间扫描，景深200m，因此，激光器脉宽和电子快门选通宽度为激光起始位置为800m，对应延时时间：扫描终止位置为1 400m，对应延时时间为设激光步进速度为V，则激光脉冲与选通门控脉冲之间的延时为式中T为按键按下的时间（注：激光向前扫描时，V取正；激光向后扫描时，V取负）。
激光最高频率：激光的最大占空比为实际上，由于脉冲激光器重频为k（k＜v），实际脉冲周期td＝1／k，对应的脉冲占空比ηd＝topen／td。
通过计算，脉冲激光器的频率为60kHz，脉冲宽度为700ns。
3．2 产品传递函数计算微光选通望远镜的目镜、物镜和像增强器传递函数数据如表2所示。
表2 系统各部分的传递函数Table 2 Transmission function of system elements?根据已知的传递函数数据，用公式MTF（f）＝exp［-（f／fc）n］来逼近目镜、物镜和像增强器传递函数，如图4所示。
图4 目镜、物镜和像增强器的MTF曲线Fig．4 MTF curves of eyepiece，objective lens and image intensifier3．3 最小工作照度分析若采用物镜焦距f′＝100mm，则识别l＝1．5km处的目标（d＝2．3m＊2．3m），所需要的空间分辨力为对应于目标25%左右的对比度，系统最小工作照度约为0．005lx。
3．4 像增强器最小工作光阴极电流密度和激光器功率计算设色温2 856K的标准光源照射目标，在目标上形成的光通量为式中Pλ为目标上的光谱辐射通量。
根据普朗克公式M0（λ，T）且有辐射分布函数，2 856K的标准光源1．014 7 μm。
设照射到阴极面上的辐射照度Em为Emax·m0（λ，T），Emax为峰值辐照度（W·m-2／μm），则对应的照度值为设像增强器阴极面最小可工作照度Evmin（lx），则得对应最小工作照度Evmin，像增强器最小工作光阴极电流密度为式中R（λ）为光电阴极的光谱响应率（mA／W）。