主三镜一体化离轴三反光学系统设计

离轴三反光学系统具有成像质量高、可实现大视场、无遮拦等优点,但其装调难度大,镜面支撑结构质量大。为解决这些问题,基于三级像差理论,研究一种主镜、三镜可集成一体化的大视场离轴三反光学系统,并以焦距为1 200 mm,F数为12,视场为101的光学系统为例进行了验证设计。结果表明:调制传递函数接近衍射极限,视场内平均波像差RMS值为/55,最大波像差RMS值为/22。设计结果显示,光学系统装调自由度由12个减少到6个,可使光机系统可得到简化,实现了主三镜一体化设计。     

人眼波前像差主观测量的原理及实现

研究了一种用于测量人眼波前像差的新型主观式波前像差仪,给出了工作原理和实现方案.采用先进的三光路设计方法实现光学系统的设计,采用多线程、视频捕捉、图像处理、单片机及步进电机的控制等关键技术,实现了瞳孔的三维实时自动跟踪.该像差仪能测量出人眼的全部七阶像差,采用Zernike多项式、两维和三维波前像差图对人眼像差进行了描述,给出了计算各项波前像差的均方根(RMS)的公式.通过对57人(110只眼)的进行三次临床测量,采用SPSS统计软件对测量得到的各阶波前像差的RMS逐级递减值进行两两比较,无差异性(P＞0.05),结果表明该像差仪测量的重复性好,准确性高.     

用于可见光波段的二元光学混合光学系统的设计与应用

研制了一套应用于可见光波段（中心波长632．8nm）的二元光学谐衍／折混合光学系统。设计要求为：焦距120mm，人瞳孔径60mm，F／#数为2，波面峰谷值（P-V）在A／10以下。因为加工误差等因素，其Py测得约A／5，但已满足Strehl判据（〈λ／4），结果验证了二元光学元件（BOEs）在可见光波段应用的可行性。系统中，二元面采用8台阶3次套刻，掩模最小线宽为102μm。根据测试结果，提出了改进现有系统缺陷的方向和措施。     

具有主观视觉补偿的人眼像差测量方法

为了准确测量人眼的各种低阶像差以及不规则的高阶像差,采用具有主观视觉补偿的人眼波前像差测量方法,进行了理论分析及实验验证,在客观测量的同时进行了主观视觉补偿,得出了测量的准确数据。结果表明,主观视觉补偿测量的波前像差小于客观测量的结果,被测者在观察视标时的适应性调整减小了波前像差,并且对于观察不同的视标时,波前像差的波动值较小。采用主观视觉补偿的测量方法,考虑实际观察目标时眼睛的状态,能够很好地对人眼像差进行补偿,得到符合实际状态的眼像差,这对制定人眼像差的治疗方案是非常有帮助的。     

大型光学镜子热弹性变形的有限元分析

简述了利用ANSYS软件对大型光学镜子热弹性变形进行有限元分析的一般方法,强调了在分析过程中应该注意的一些问题和实用技巧,并给出了一个分析透镜重力变形的实例。     

波像差与光束质量指标的关系

用数值计算的方法，研究了不同类型波像差及其组合的均方根值（ＲＭＳ）和β及Ｓｔｒｅｈｌ比的关系，建立了拟合关系式，并以此分析了Ｋｏｌｍｏｇｒｏｆ湍流的ｒ０与β的关系     

基于信息融合的人眼波前像差测量

设计并实现了结合客观和主观的方法测量人眼波前像差.建立了主客观结合的人眼波前像差测量系统,客观测量在瞳孔自然扩大时通过4.8 mm人造瞳孔进行测量,主观测量是在被测者观察视标的过程中进行.实验获得了活体人眼主客观测量的像差,两种方法的测量结果在特征级进行加权信息融合,这种方法结合了主客观测量的特点,能够较准确反映出人的视觉质量,为个性化的人眼视觉矫正提供更合理的指导.     

中心遮拦非球面主镜Seidel像差拟合分析的优化

中心遮拦干涉图的圆Zernike多项式拟合存在交叉耦合现象,进而影响到Seidel像差的计算。利用干涉仪数据处理软件提供的Mask功能构造出一系列不同遮拦比的中心遮拦干涉图并计算出其圆Zernike拟合系数,结合自编软件判断出被测非球面镜的中心遮拦比对于5项Seidel像差是否达到阈值,给出了具体的实现流程,并对口径为700mm、中心遮拦比为0．23的抛物面主镜进行了实验研究。分析结果表明,该优化分析方法简单易行,基于标准干涉数据处理软件,无需编写复杂的数据格式转化和多项式拟合程序,即可得到相对较准确的Seidel像差估计值。     

生物组织光学特性参数的测量方法研究

为了进一步定量分析激光对生物组织的物理剂量问题,为医疗、军事等领域的相关研究提供理论依据,需要对生物组织光学特性参数进行准确的测量.为此,系统地综述了目前国内外测定生物组织光学特性参数的主流技术和方法,总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺点进行了横向和纵向的对比分析.回顾了大多数仿真及实验的理论基础,同时对该...     

人眼像差的数学表示及主观式波前像差测量仪的设计与应用

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图。同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法:Zernike多项式和波前像差图。主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔。     

电动汽车一体化充电机的设计与实现

随着能源危机的显现和日益严苛的环保要求,电动汽车及其支撑配套设施得到了快速的发展。针对国内电动汽车充电站(桩)当前建设场地大等问题,设计并实现了一种电动汽车一体化充电机。首先介绍了国内电动汽车一体化充电机的现状、需求,然后以国网公司标准为设计原则进行了硬件系统的设计,采用了模块化设计原则进行了软件系统的设计,针对充电桩恶劣工作环境进行了系统安全性设计。本电动汽车一体化充电机已在山东临沂、济南等众多充换电站运行使用,运行结果表明该装置安全、稳定、可靠,必将为电动汽车的发展提供强有力的保障。     

智能眼镜人机交互功能中眼行为识别方法的设计与实现

针对目前智能眼镜产品人机交互功能中存在的响应速度慢、交互效率低、鲁棒性不好等问题,设计并实现一种眼行为识别方法。该方法利用智能眼镜中眼部摄像头能够稳定拍摄人眼图像的特点,使用模板匹配定位眼睛在图像中的位置,对剪裁后的眼睛图像使用矩阵遍历法和灰度积分投影,再结合人眼的行为规律判定凝视、眯眼、闭眼、双眨眼、上扫视、下扫视、右扫视、左扫视八种眼行为。实验结果表明,移植在树莓派上的眼行为识别系统对不同眼行为平均识别准确率为96.25%,平均处理速度为每帧11.25 ms,有较高准确率和实时性,与目前主流智能眼镜的人机交互方式相比,具有低成本、易搭建和不受姿态影响等特点。     

智能眼镜人机交互功能中眼行为识别方法的设计与实现

针对目前智能眼镜产品人机交互功能中存在的响应速度慢、交互效率低、鲁棒性不好等问题,设计并实现一种眼行为识别方法。该方法利用智能眼镜中眼部摄像头能够稳定拍摄人眼图像的特点,使用模板匹配定位眼睛在图像中的位置,对剪裁后的眼睛图像使用矩阵遍历法和灰度积分投影,再结合人眼的行为规律判定凝视、眯眼、闭眼、双眨眼、上扫视、下扫视、右扫视、左扫视八种眼行为。实验结果表明,移植在树莓派上的眼行为识别系统对不同眼行为平均识别准确率为96.25%,平均处理速度为每帧11.25 ms,有较高准确率和实时性,与目前主流智能眼镜的人机交互方式相比,具有低成本、易搭建和不受姿态影响等特点。     

基于激光光束质量测量的超消色差物镜设计

在激光光束质量测量时,为了避免每次测量不同波长激光都要对聚焦透镜的焦平面位置进行标定,降低测量误差,研究和设计了覆盖紫外至近红外波段的超消色差物镜。基于波像差的理论,推导了超消色差物镜初始结构求解的方程组。应用光学设计软件Zemax设计了工作波段为350~1100nm的宽光谱超消色差物镜,焦距为200mm,入瞳直径为25mm。给出了光学系统图、纵向像差曲线、焦移曲线及调制传递函数(MTF)曲线。设计结果表明,采用该方法设计的物镜,在0.707孔径处不同波长光线的球差曲线基本相交于一点,实现了超消色差;工作波段内的焦移仅为26.3μm,基本固定了焦平面的位置;在截止频率范围内的MTF均接近衍射极限,满足了紫外至近红外波段激光光束质量的测量要求。     

雷达通信一体化的设计与实现

随着雷达技术在人类生产生活等诸多领域的应用,单部雷达所承担的任务越来越繁重,在许多情况下已经无法满足需求,建立一个雷达通信的一体化平台,组建多部雷达网络,能够大大提高雷达的性能.本文针对雷达通信一体化技术进行了分析和研究,并对其设计与实现进行了简要的阐述.     

人眼像差校正仪成像CCD随动控制的设计与实现

建立了一套基于LCOS人眼像差校正仪的成像CCD最佳像面随动控制系统,使以往困扰该系统的寻找成像CCD最佳像面的问题得到解决。该最佳像面自动调焦系统采用步进-计算-比较的方式,通过对相邻图像的模糊程度和一致性的对比,可以在很短时间内找到接近最佳理论值的像面位置。使用该自动调焦系统,医务人员可以更有效地发挥自适应系统在眼底视网膜观测领域的优势,获取比传统眼底镜更有价值的眼底细微图像,也可以进一步实现对多个小视场眼底视网膜图像进行拼接,实现对动态大视场区域的实时观测。     

共光路红外双波段小型化光学镜头分析与设计

针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型。主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可使用“-、+、-”结构形式的高、中、低相对色散材料的透镜组合作为主镜结构,此时主镜的残余像差较小,采用场镜降低中继镜组光线高度以及非球面矫正球差等方法平衡主镜残余像差。最后开展实例设计,对提出的小型化设计思想进行验证,设计了中波波长3.7～4.8μm、长波波长7.7～9.5μm的共光路双波红外小型光学系统,总长不大于135 mm,结构小巧紧凑,光学传函接近衍射极限,工作温度范围-40～60℃,且对温度不敏感。实现了基于二次成像结构光学指标分配模型的中长波共光路小型化光学系统分析及设计,满足中长波共光路小型化光学系统需求。     

空间冷光学长波红外相机的设计与验证

为满足红外成像产品在复杂多变环境下的适应性并实现产品的使用功能,对空间冷光学长波红外相机设计进行了研究。首先进行了相机的结构设计;然后运用Partarn/Nastran有限元软件对相机进行了分析,探究了温降和重力对各透镜面形的影响,计算了相机的前三阶模态,并对相机进行了波像差测试;最后在真空低温环境下完成了相机的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测试。试验结果表明,相机中心视场面形的均方根(Root Mean Square, RMS)值优于1/50λ,MTF计算值为0.18719,满足低温红外相机成像的精度要求。