分孔径中波红外多光谱成像光学系统的设计

为了同时获得目标的红外图像信息和光谱信息,设计了一种分孔径中波红外分波段成像光学系统。该系统可将位于成像器前方不同波段的目标红外场景通过分孔径方式成像到红外制冷型探测器的4个区域上。该系统通过内部分孔径的办法,在不同通道内放置滤光片的方式,实现在一个探测器上对3.5 μm~4.1 μm、4.4 μm~5 μm、3.5 μm~5 μm、4.4 μm不同波段的目标同时成像。该系统F数为1.93,单通道的焦距为60 mm,MTF接近衍射极限,同时实现了在-40℃~+60℃的无热化需求,可以满足应用和指标需求。     

中波红外光学系统无热化设计和冷反射抑制

为了得到性能好、稳定性高,能够满足民用、军事等领域应用的中波红外成像光学系统,采用光学被动式的无热化技术,在常温下像质良好的初始结构基础上,通过对不同红外材料组合,实现系统的无热化设计。利用等效温差(NITD)计算冷反射贡献量,对冷反射贡献量较大表面的曲率和光焦度进行优化。设计结果表明:在-40℃~60℃温度范围内,光学系统的MTF在30 lp/mm处均大于0.5;离焦量在一倍焦深以内,点列图(RMS)直径小于像元尺寸;冷反射残存量最大的表面NITD值降低40%。应用该方法可以很好地实现红外成像光学系统的无热化设计,对冷反射的抑制效果明显。     

激光诱发荧光用于结肠肿瘤早期诊断

激光诱导荧光法（ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ＬＩＦ）利用生物组织的自体荧光特性判断组织性质,能实时、无损地提供组织信息,从而区分正常与病变组织。本文采用固体可调谐激光器Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ作为激发光源,在３６０ｎｍ ～４１０ｎｍ 波段范围选择多种波长对结肠癌和结肠正常组织标本进行ＬＩＦ测试,找出了能诱导结肠正常组织与癌变组织产生最大荧光光谱差异的最佳激发波长,并对３１ 组正常组织与病变组织标本进行测式,结果表明结肠正常组织与癌变组织自体荧光光谱存在明显差异。     

基于计算成像的端到端延展景深衍射元件的设计

提出一种基于计算成像理论的端到端衍射元件设计方法,通过全局性优化方案将光学设计和图像复原作为整体,从而降低前端光学系统的成像质量要求,并利用图像复原算法去除残余像差以简化系统。所提设计方法涵盖光场传播、探测器去噪和图像后处理等关键环节的模型建立与联合优化。该设计方案可用于景深延展的轻薄型衍射元件的设计,且所适用的大景深的简单光学系统具有较高的成像质量。     

基于Seidel像差理论的离轴四反初始结构自动化设计方法研究

离轴反射系统设计的关键环节是确定适用初始结构并进行优化,一般从同轴结构或者专利库中寻找相似的结构开始优化,这往往需要耗费大量的时间。以Seidel像差理论为依据,研究了一种获取离轴四反系统初始结构的设计方法。在设计之初引入视场偏置,通过追迹近轴光线给出五种单色像差的初级Seidel像差表示。以Seidel像差绝对值最小化作为目标函数,同时加入对光学和系统结构上的限制条件构建含有约束条件的单目标非线性优化模型,并通过粒子群优化算法进行求解。在此基础上,通过MATLAB调用CODE V API接口,判断此视场偏置情况下是否满足无遮拦的条件,并从中挑选出满足条件的初始结构。设计了一款焦距为1 200 mm,视场1.2°×20°,F数为6的离轴四反光学系统,系统结构布局紧凑,成像质量良好,各项指标均满足设计要求。     

用于激光测距的小F数接收光学系统设计

为解决远距离漫反射激光测距系统能量损耗严重问题,并提高测距系统的响应速度,设计了一种小探测靶面大通光孔径的接收镜头。以3组4片式Petzval结构作为接收镜头的初始原型,将孔径光阑前移放置在第一面,同时增大其孔径以提高接收效率,最后一片引入非球面,以减小球差并使系统小型化;靶面采用直径为75 μm的雪崩光电二极管探测器,保证响应速度小于45 ns。经过优化设计得到通光孔径为120 mm的接收镜头,F数为0.6,可用于远距离漫反射激光测距领域。     

一款小型化可见光两档7.5×变焦系统的设计

许多应用都期望以大视场搜索定位目标,以小视场瞄准跟踪目标.提出并设计一款小型化两档7.5×变焦距成像系统,其工作于486 nm～656 nm的可见光波段,短焦视场为±15°,长焦视场为±2°,两视场下F数均为2.8,系统总长仅为60 mm.系统由玻璃镜片及注塑镜片混合组成,包含一个前固定组和一个可动组,通过可动组在2个...     

平面图像立体化研究

将平面图像转换成立体图像很有意义。Hou等人(2002)提出了一种平面图像立体化方法,称为Hou方法。在这个方法中Hou等人使用随机变量等参数控制转换过程,但没有讨论这些参数对立体效果的影响。该文利用Hou方法在标准的计算机监视器上对含有心理深度暗示的平面图像进行了立体化,给出了评价转换后的立体效果的定量指标,并讨论了各参数对立体效果的影响。实验结果表明：当随机变量矩阵中的每一个随机变量都服从同一种均匀分布时,随机变量的取值对立体效果没有多大的影响;当监视器屏幕与观察者的距离为一个合适的值(例如1m)时,图像子块的个数取不同的值对立体效果没有多大的影响。     

小孔径炮膛视觉检测系统的光学设计

设计了一套管道内窥系统,能对小口径炮膛进行快速、准确的视觉检测.该系统采用偏心结构,并将第一片物镜设计为柱面镜,以适应物距小、被检测管壁面为非平面的特殊性质;利用平面反射镜将光轴方向由径向转为轴向,以方便后续物镜和图像传感器的安排.光学系统的外形尺寸为φ18 mm×33 mm(径向×轴向),视场覆盖范围大于四分之一圆周,可对直径小至35mm的炮膛进行清晰成像检测;在空间分辨率为50 lp/mm时,MTF值均高于0.6,镜头畸变量小于0.1%,保证了检测精度.针对炮膛检测的客观条件,对该镜头的结构特点进行了分析,并给出了设计结果.     

微小球面显微光学系统设计与照明分析

机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点,正在逐渐取代人工检测,成为工业生产检测的重要一环,作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成,采用了2个非球面校正像差,调制传递函数曲线在40 lp·mm^-1处大于0.3,具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料,设计完成后进行了照明模拟,选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明,文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像,并给出了一种配套的照明方式。