仿复眼成像的实验模拟研究

利用计算机和图像卡对图像的处理功能,对平面微透镜阵列的多重像进行适当地处理来模拟并列型复眼的“镶嵌像”,对构成“镶嵌像”的拼法、像元数的不同做了对比实验,最后对影响镶嵌像的诸因素做了对比分析。     

固体激光器微柱透镜耦合系统优化设计

设计了LDA泵浦固体激光器的泵浦耦合系统——微柱透镜阵列.根据光的折反射定律,给出了光线追迹公式,用MATLAB编制了光线追迹程序,分析了微柱透镜阵列与LDA的耦合效果.结果发现,LDA与微柱透镜的相对距离为70μm时LDA整体光束的会聚效果最好.同时完成了对每个LD线阵的快轴发散角的压缩,简化了LDA泵浦全固化激光器的结构.     

曲面仿生复眼透镜微复型过程变形分析

针对大视场曲面仿生复眼透镜的制造难点,采用了一种基于气压辅助聚合物弹性体微复型的制造工艺,以实现大视场曲面微透镜阵列的快速、低成本制造。利用有限元软件(ABAQUS),对气压辅助微复型工艺过程中聚合物弹性体的大变形、曲面成型过程中微透镜的形变问题进行了仿真实验,得到了曲面成型过程中曲面轮廓对成型气压的依赖关系,以及不同纬度微透镜阵列的尺寸变化关系,并进行了相关工艺实验验证。结果表明,在气压辅助曲面成型过程中,成型曲面的轮廓为球面,其球面直径依赖于成型气压;曲面成型过程中,微透镜形变量沿曲面纬度方向基本一致,不同纬度上微透镜直径的增大率为9.45%～10.56%。由于在不同纬度处所制造的曲面复眼透镜的焦平面不同,因此曲面复眼透镜具有比平面微透镜阵列更大的视场。     

多孔径光学仿复眼图像采集原理

提出用自聚焦平面微透镜阵列和ＣＣＤ器件可组成多孔径光学仿复眼系统；说明利用计算机和图像卡的处理功能，能够实现并列型复眼的图像采集功能。     

灯具曲面设计中的光线追踪法

采用灯具曲面上一定区域内入射光通量分布比例与反射光通量分布比例对等的原则，确定出每一条入射光线所对应的反射光线方向，进而求出为实现该目的所需的切点（切线），并用例子说明了其设计过程     

变折射率介质对成像变形的影响

为了得到由介质折射率不均匀导致的对成像质量的影响规律，选取了4种典型的折射率分布，应用光线追迹算法，得到在视场角、物距和折射率变化幅度共同作用下实际像点与理想像点间偏差的变化曲线．对于轴向折射率分布，其偏差与视场角成线性关系，随折射率变化幅度的增大而增大，但不随物距变化；对于径向折射率分布，其偏差与视场角一般成非线性关系，并随着视场角的增大而增大，而且随折射率变化幅度的增大而增大，物距变化能够导致偏差的显著变化.     

一种三维聚光系统的光线追迹与接收器窗口优化

对一种新型聚光系统的基本原理作了简单介绍,并依照实际尺寸在UG软件上进行计算机三维建模,然后利用光学分析软件LightTools对其进行光线追迹分析,考察其出光口的出射光束随入射光束的变化情况。通过追迹模拟,直观地看到出射光束在聚光系统焦平面上所形成的焦斑大小、形状、能量分布和焦斑中心位置随入射光束的类型和入射偏角的变化情况。对于不同的入射光束类型的模拟结果显示,发散光束对应的焦斑最小,平行光束的焦斑次之,汇聚光束对应的焦斑最大。这结果与通常的直觉判断有所不同,为此特别对此结果进行了详细地分析。通过对不同的入射偏角进行的光线追迹模拟,获得了光斑的最大直径与光斑中心偏移量随偏角的变化曲线,以及光线传输率随偏角的变化曲线。当入射偏角不大于0.4°时,此聚光系统对模拟太阳光的传输率不低于98.7%;当入射偏角不大于2.0°时,则不低于82%。根据模拟的结果,计算出了聚光系统的几何聚光比为1 966.4。最后,借助光线追迹模拟所得的光斑变化结果,对连接在聚光系统底部的一种接收器——太阳能储能炉的进光窗口的设计进行优化,这对其他类型的接收器接收窗口的优化同样具有很好的指导意义。     

毛细管X光平行束透镜坪区特性的研究

玻璃对X射线的折射率接近1,无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控．将大量毛细管按照一定方式排列组合,在符合全反射原理的情况下,对点X光源发射的X射线进行调控;着重于研究整体毛细管X光平行束透镜,利用光线追迹法进行数值模拟,设计仿真模拟程序,模拟出X射线在整体毛细管X光平行束透镜中的传播路径;通过改变毛细管的子管参数和排列方式,使毛细管X光平行束透镜的出射光束出现光束坪区,并设计出出光均匀性80%以上的毛细管X光平行束透镜;通过试验分别使用等径和变径毛细管X光平行束透镜对X点光源进行成像,验证了变径优化对出射光束均匀性的改善作用,其中变径X光平行束透镜的出射光束的发散角低至11.7 mrad．      

透镜对线偏振光偏振状态影响的初步研究

根据琼斯矩阵理论,采用光线追迹的分析方法,推导得到线偏振光通过平凸透镜的偏振角改变量和出射面光强分布,主要讨论了光轴上点光源和平行光入射时,透镜出射面偏振状态的改变规律,理论与实验结果基本一致.     

仿生时延放大系统的设计及特性分析

为了有效放大小孔径阵列接收信号间的时间差,提高其定位能力,设计了一个多输入多输出的时延放大系统.首先,对生物耦合结构的二自由度力学模型进行了高维扩展,并对耦合参数与时延放大的关系进行了深入研究;然后,基于高维耦合的力学模型,通过算法的形式实现了一个多输入多输出的时延放大系统,系统参数可根据声源频率进行灵活地调节,从而精确地控制时延放大倍数.实验结果表明:该系统可用于实现小孔径阵列接收信号间的时延放大,改善其定位精度.     

鱼眼镜头的光学系统设计

鱼眼镜头是一种焦距极短但视角很大的镜头.紧凑型鱼眼镜头光学系统的工作波段在可见光范围内,全视场为172°,能很好地解决广角镜头的轴外像差和边缘像面照度问题.设计的鱼眼镜头光学系统具有结构简单、体积小、成像质量好的特点.系统总长80.9 mm,后工作距离为18.8 mm.所选像元尺寸为12μm×12μm,像素数为1 280×1 024时,CCD对应的空间分辨力为27.2 lp/mm,边缘视场的MTF值最小,优于0.60.设计结果较理想.     

视线追踪系统中注视点估计算法研究

针对非接触式视线跟踪系统中注视点估计算法鲁棒性差的问题,提出一种基于角度映射的注视点估计算法。首先,根据人眼特性及视觉成像原理,瞳孔中心相对于角膜反射光斑的位置与注视点相对于红外光源的位置之间具有一定的角度映射关系,据此估计出注视点近似位置。然后,在眼球模型结构的基础上分析了眼球角膜曲面对注视点造成的偏差,通过弧长对误差进行补偿。最后,利用非线性多项式模型对眼球视轴和光轴之间的偏差进行拟合,得到最终的视线落点。实验证明,该系统具有较高的精度和自由度,在水平和垂直方向上最大误差均小于1 cm。     

非球面近视眼镜片的优化设计

利用人眼睛的光学系统模型,阐述了非球面镜片的数学方程,并根据像差理论,基于PC片(聚碳酸酯)材料设计了一款折射率为1.59的屈光度为-4.00 D的双非球面近视眼镜片.镜片的中心厚度为1.3 mm,在直径为65 mm的边缘处厚度仅为2.3 mm,试验结果表明,该镜片完全能满足成像要求.     

几种节肢动物复眼的扫描电镜观察

本文应用扫描电镜对螯虾、对虾、甜菜夜蛾、银纹夜蛾、菜粉蝶、鼠李粉蝶６种节肢动物的复眼进行了观察。结果表明：这些节肢动物的复眼由数量不等的小眼组成，小眼的形态存在种间差异。同时，研究还发现，生活在不同环境中的节肢动物其小眼形态与小眼密度也存在差异。     

共心透镜系统研究

讨论共心镜系统的光学特性和像差特点，并提出一种１６０°×３２°视场，１／２．８相对孔径的广角大孔径共心透镜系统．     

小白鼠眼的形态发生的研究

从小白发产胚胎第８ｄ形成视泡开始到发育为成体的眼为止，详细观察和描述了其眼的形态发育变化，实验以视网膜、晶体和角膜的发育为主。结果表明：视网膜的发育从胚胎第８ｄ视泡出现开始，在胚胎第９．５ｄ分化为２层，第１１．５ｄ分化为４层，刚出生时分化为６层，成年已分化完全，具完整的１０层结构；晶体的形态发生经历了晶体板（第９．５ｄ）、晶体凹（第１０ｄ）、晶体囊（第１０．５ｄ）、初级晶体纤维（第１１．５ｄ）及次     

静电成像系统的设计

针对普通静电探测极板无法利用目标周围电场获取目标图像的问题,采用静电探测极板屏蔽技术研究了静电成像系统.该系统由具有屏蔽外筒的探测单元组成静电探测阵列、高灵敏度的静电检测模块,控制系统和图像处理模块构成.实验结果表明,该系统能够采集获得目标的静电图像,为今后静电成像技术的应用奠定了基础.     

草原沙蜥顶眼组织结构的半薄切片观察

草原沙蜥顶眼的角膜是由位于顶眼部位的皮肤特化形成，皮肤细胞色素消失，外表面的立方形细胞变为扁平细胞，其下的基质逐渐增厚，纤维增多，透明成角膜。晶状体与角膜紧密相贴，由交错排列的的几层柱状细胞组成，视网膜和晶状体相连，由感光细胞，色素细胞和神经节细胞组成，在由晶状体和视网膜围成的眼腔中，有玻璃体样结构分布，偶见有散在的细胞位于玻璃体样结构中。