自聚焦排透镜参数分析及制作

自聚焦排透镜(SLR)是利用自聚焦透镜(SELFOC LENS)制作的一成象器件。本文就SLR的工作原理,及各参数对成象的影响进行了分析。并实际制作了几种不同规格的自聚焦排透镜为研制自聚焦排透镜提供了极好的基础。     

自聚焦透镜的薄透镜等效系统

本文分析了自聚焦透镜的成象特性,提出了用薄透镜系统等效自聚焦透镜的方法,这种方法给用几何作图法和解析法求解物象关系带来了很大方便。     

图解法分析自聚焦透镜的物像关系

从自聚焦透镜的成像特性出发,导出了自聚焦透镜与普通透镜相同的高斯物像公式.采用理想光具组图解法分析了自聚焦透镜子午光线的成像.该成像法只需要找出基点、基面的位置,利用两条特殊光线,便可以在确定物体具体位置和高度的情况下通过图解法,得出像的具体位置和大小.对直径为1.82 mm的自聚焦透镜的物像关系进行了实验研究,结果表明图解法能够很好地分析自聚焦透镜成像.     

自聚焦透镜成象矩阵公式的近似性

本文从光线方程出发,对自聚焦透镜成象矩阵公式做了详细推导,由推导过程即可看出该公式的近似性及其应用范围,纠正了一些文献上认为该公式可应用于非高斯光学成象的看法。     

自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析

本文导出了自聚焦透镜组合光学系统的光线传输方程,讨论了光线传输与自聚焦透焦透镜参数关系。对几种典型自聚焦透镜组合进行了计算、从而估计自聚焦透镜参数选择。     

一种自聚焦透镜网格板

本文是根据龚祖同教授74年提出的“在高速网格摄影中用自聚焦透镜网格板代替常用的微透镜板当作网格元件的建议”而设计制造的。 网格板是由相同的微型透镜按一定规则排列起来的光学元件。在现代光学技术中有着特殊的应用。它可用于成象系统,微光学回路以及作为成象转换元件。例如,除了用作各种网格高速相机的象分解元件外,还可作为仿生工程中昆虫“复眼”成象透镜,光     

自聚焦透镜列阵重叠度的研究

本文讨论了自聚焦透镜列阵重叠度,分析了重叠度对分辨率及照度分布的影响,并对一系列单根自聚焦透镜和两列自聚焦透镜列阵作了测量,得到了制造自聚焦透镜列阵的一个重要依据.实验中总结出照度分布不均匀规律的经验公式.     

自聚焦透镜列阵的色差测量

本文分析了色差的产生和表示，计算和测量了锂玻璃自聚焦透镜成像系统中的轴向色差与横向色差，讨论了色差对自聚焦透镜列阵成像的影响。     

基于光探针技术的自聚焦透镜光斑测量方法

以扫描探针显微理论为基础,讨论了基于光学纤维探针技术的自聚焦透镜光斑测量方法,介绍了实验系统的构成和测量原理、光学探针的制作和软件控制技术,并且以日本产NSG自聚焦透镜为样品进行了光斑测量和分析.所得结果对于评价自聚焦透镜的成像性能具有重要意义.     

内窥式扫频光源光学相干层析系统的探头设计

利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能,分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求后,选择无需定制,节距为0.24Pitch的自聚焦透镜,确定光纤与自聚焦透镜之间的距离为0.7mm.经实验测得该系统的横向分辨率约为19.5μm,纵向分辨率约为9μm,工作距离约为7mm,成像深度为6.2mm(空气中),与理论值接近.为了验证该系统对生物组织的成像性能,利用该系统对猪食道进行离体成像,重建后的层析图中可以明显地观察到猪肠道的表皮层和固有层.测量系统的各项成像性能参量以及对生物组织的成像性能表明该探头在内窥成像中是可行的.     

光电成像探测中目标方位测量方法

为了在光电成像探测目标的同时给出目标相对探测器的方位信息,探讨了一种基于单目视觉的运动目标方位测量方法。根据投射成像原理,推算出二维目标像点坐标与目标的空间三维位置之间的映射关系,建立了单目视觉测量目标方位的数学模型。结合帧间差分法和KLT方法检测静止背景下和变化背景下的运动目标,并对目标特征点进行亚像素定位。试验和仿真结果分析表明,该方法能够有效提取目标的特征点,可对目标较为准确地定位,并通过单目视觉测量出目标方位信息,误差控制在8%的范围内。     

基于TDI-CCD的高速小目标交汇测量系统

介绍了TDI CCD图像传感器的工作原理和成像特点 ,提出了基于TDI CCD的交汇测量系统 ,初步分析了该交汇系统行扫描速率和目标运动速率的同步控制问题。同一般线阵CCD组成的交汇测量系统相比较 ,TDI CCD构成的交汇测量系统能够提高探测灵敏度、扩大动态探测范围、增大信噪比 ,从而大大提高系统对目标的捕获几率。同时亦可减小照明光源的亮度及功耗。对大靶面、高速小目标物体运动轨迹的精密测量具有重要意义。     

TDI-CCD交汇测量系统同步控制的建模及仿真研究

建立了TDI CCD交汇测量系统中CCD行扫描速率和目标运动速率同步控制的数学模型。该模型综合考虑了目标长度、目标运动速率、TDI CCD行扫描速率、成像系统放大倍数、TDI CCD像元尺寸等因素。通过计算机仿真研究发现 ,当TDI CCD行扫描速率和目标运动速率相差较大时 ,在不降低信噪比的情况下 ,系统探测灵敏度及对高速小目标物体的捕获几率仍有很大的提高。也就是说 ,在TDI CCD交汇测量系统中对CCD行扫描速率和目标运动速率同步误差的要求将远远低于± 2 %。     

Deep tissue microscopic imaging of the kidney with a gradient-index lens system

Intravital microscopy using two-photon excitation is proven to be a valuable tool for studying the kidney and associated disease processes. However, routine performance of intravital kidney imaging is limited by the fact that fluorescence signal is attenuated by the tissue and at certain tissue depth lost its strength completely. For most of the animal tissues, this finite imaging depth is limited to a few hundred microns. Currently it is not possible to non-invasively image the kidney beyond the superficial tissue layers of the cortex. This has imposed significant limitations on the animal models one can use for imaging since structure such the glomerulus is typically located below the superficial layer of the cortex that cannot be imaged using a conventional fluorescence microscope. Here we report the use of a needle-like lens system based on gradient-index (GRIN) microlenses capable of transferring high quality fluorescence images of the tissue through a regular microscope objective for deep tissue imaging of the kidney. By combining this GRIN lens system with a Zeiss LSM 510 NLO microscope, we are able to extend the depth for imaging kidney tissues far beyond the few hundred microns limit. This GRIN lens imaging system provides an alternative microendoscopic imaging tool that will enhance current intravital kidney imaging techniques for studying structural and functional properties of local tissues at locations below the superficial layers of the kidney.     

Gradient-index fiber-optic microprobes for minimally invasive in vivo low-coherence interferometry

We describe the design, construction, and application of what are believed to be the smallest fiber-optic probes used to date during imaging or diagnosis involving low-coherence interferometry (LCI). The probes use novel fiber-optic gradient-index (GRIN) lenses fabricated by a recently developed modified chemical-vapor-deposition (MCVD) process that avoids on-axis aberrations commonly marring MCVD-fabricated GRIN substrate. Fusing GRIN fiber lenses onto single-mode fiber yields automatically aligned all-fiber probes that insert into tissue through hypodermic needles as small as 31-gauge (inner diameter, 127 mum). We demonstrate the use of such probes with LCI by measuring microscopic brain motions in vivo.     

层状GRIN板折射率分布的自动测量

采用溶液 凝胶扩散共聚法成功地合成了二元体系的甲基烯酸苄酯 甲基烯酸甲酯 (BZMA MMA)层状梯度折射率板 ,折射率分布是其主要性能指标。给出了一种测量该制品折射率分布的简便实验装置和自动实现方法。该测量方法基于激光干涉的原理 ,由计算机自动跟踪干涉条纹的移动来计算梯度折射率材料的折射率分布。实验表明 ,该方法简单易行 ,具有较高的折射率测量精度 ,为科学评价自研制梯度折射率材料的性能提供了保证     

Simple equivalent systems for GRIN lenses in inhomogeneous medium

Simple single-lens equivalent systems for graded-index （GRIN） lenses in inhomogeneous medium obtained using matrix optics are proposed in this letter. Due to its simplicity, the equivalent optical system enables quick analysis of the imaging properties of GRIN lens rod immersed in inhomogeneous medium. This facilitates the optical analysis of complicated optoelectronics systems in inhomogeneous medium utilizing GRIN lens rods.     

球面端面的锥形梯度折射率透镜的近轴成像特性

本文根据光线在球面上的折射公式及光线微分方程,研究了光线经两端面为球面的锥形梯度折射率透镜的传播和变换,基于光线传递ABCD矩阵,提出了球面端面的锥形梯度折射率透镜的一种等效光学系统.文中给出了该透镜的主平面、焦平面和焦距计算公式,以及近轴成像高斯公式.当锥度为零时即得到球面端面的柱形或径向梯度折射率透镜的相应结果.     

Gradient-index planar optics for optical interconnections

Use of a gradient-index (GRIN) substrate is proposed as a novel signal-propagation medium for planar optics. The GRIN substrate provides planar optics designers not only a three-dimensional light propagation space but also smart optical diffraction-limited imaging. Experimental results on the imaging of an input signal to multiple destinations by the GRIN planar optics are presented.     

多通道复合式光学成像系统中运动点目标的自动检测

单纯对单孔径光学成像系统的图像数据进行检测处理,来实现对运动点目标的自动检测和判别是非常困难的.本文根据多通道复合式光学成像系统多个通道视场有重叠的固有特点,建立了应用于该系统的运动点目标自动检测和判别方法.实际系统上测试证明了所设计检测方法有效地提高了运动点目标检测的概率,减少了误判和虚警,检测方法可行有效.