光栅成像光谱仪同心光学系统研究

详细讨论了光栅同心光谱仪的波像差表达式。当入射光束与出射光束平行时,单色同心光学系统空间任一点成几何理想像。揭示了光栅同心光谱仪满足远心条件时,光瞳像差仅有三级球差和场曲及高级剩余像差,系统需要校正场曲和球差。光栅必须放在前后光学部分的焦平面上,满足远心条件。最佳光栅刻线是等间隔平行线。介绍了两种典型同心光学系统的结构和特性。     

基于光学自由曲面的离轴三反光学系统

为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统.针对焦距为4500 mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次镜为自由曲面的离轴三反光学系统的关键性能.在提出的光学系统中次镜采用自由曲面设计,提升了光学...     

受同心环载荷环板应力研究

本文分析了具有固定周边受同心环载荷环板的应力,从而导出径向应力、切向应力及挠度的计算公式,最后给出了一般应力曲线及最大应力的确定方法。     

用于光学相干层析系统的三反射镜光束整形扫描机构的光学设计

为了实现高斯圆斑向平顶线斑的转化,提出了一种用于高斯光束整形的三反射镜光学系统。利用环形面对两个相互垂直方向的光线会聚、发散作用不同,标准球面具有旋转对称性质,以及二次曲面系数、非球面系数可以实现高斯分布转化为平顶分布的原理,采用ZPL语言与自动优化结合的方法完成了系统设计。设计得到了一个方向平顶的矩形光斑以及平顶线斑,整形效果良好,并结合在光学相干层析(OCT)系统中对样品照明或扫描的实际要求,通过小角度(±2°)旋转系统第一个反射镜对所得线斑进行扫描,在扫描角度内可以实现线性扫描(扫描范围约为10mm×11mm)。结果表明,该三反射镜系统满足轻量化、结构紧凑、不受工作波长影响的要求,是一种可行、有效的方案。     

大口径反射光学系统的支撑结构设计

给出了卡氏系统(卡塞格林系统)的支撑结构设计.大口径反射镜的面形精度与支撑结构的合理与否紧密相关,文中给出了主反射镜的的支撑方案,经理论和有限元分析,此方案主反射镜的变形量最小.在装调过程中,次反射镜支撑结构能有效地调节主反射镜与次反射镜的位置关系.在工作过程中,卡式系统主反射镜与次反射镜的距离要求非常严格,采用了殷钢杆拉顶的方法保证其位置精度.     

长焦距离轴三反光学系统杂散光的抑制

对有中间像的长焦距离轴三反系统的杂散光特性进行了模拟分析,并提出了相应的杂散光抑制方法.通过正追和倒追的分析方式,确定系统杂散光的主要来源,找到系统的重要面;根据分析结果,提出了杂散光抑制措施,用系统重要面的变化定性评价杂散光的抑制效果.分析结果表明,采用抑制措施后很好地抑制了系统的一次散射杂散光.用点源透过率(PST...     

同心多尺度成像模式下的高分辨子成像系统设计

以同心多尺度成像模式为基础,结合人眼视网膜凹成像思想,提出了一种宽视场与双分辨率成像组合的新型同心多尺度成像系统,在广域视场范围内实现了对关注的感兴趣目标区域的高分辨动态注视。介绍了同心多尺度双分辨率成像系统的工作方式;使用一个单透镜和一个双胶合透镜为初始结构,结合二轴微机电系统(MEMS)扫描微镜组合形成光路;利用ZEMAX光学设计软件,优化设计了成像波段为0.486~0.656μm,在单个分通道视场内(30°)可对关注的小视场区域(6°)高分辨注视跟踪的子成像系统。对成像系统的像质以及点列图、调制传递函数(MTF)曲线、场曲、畸变曲线进行了评价。结果表明设计的子成像系统在全视场内成像均匀,接近衍射极限,场曲和畸变较小,最大场曲不超过0.6mm,最大畸变小于1.5%,能够满足同心多尺度双分辨率成像系统对子成像系统性能的要求。     

平行式Schmidt型龙虾眼X射线光学系统研究

龙虾眼X射线系统是实现大视场X射线成像的有效手段。现研制了由多组平行玻璃平板构成的Schmidt型X射线龙虾眼光学系统,开展了X射线聚焦和成像的演示实验。基于掠入射反射理论,以210μm厚的超光滑平板玻璃作为光学元件,通过堆叠的方式制作了放大倍数为1的演示系统。用8keV的X射线光源对系统进行了聚焦和实验,直径280μm的光源聚焦半高宽约为320μm,与理论模拟结果基本一致。利用X射线背光照明,得到2mm×2mm大小图样的成像。实验结果表明,该龙虾眼光学系统可以在几毫米视场下达到百微米分辨。     

鱼眼镜头光学系统的优化方法

在鱼眼镜头成像系统中,光线以很大的入射角打在前组透镜表面时往往会造成严重的像差,为了压缩超大视场角,提出应用非球面前组负弯月型透镜来控制鱼眼镜头系统的像差。基于光学前组具有平面对称的成像特性,应用平面对称光学系统像差理论发展的评价函数,对非球面系数及其他的系统结构参数进行优化设计。应用评价函数及Zemax光线追迹成像模拟对优化系统进行评估。研究表明,应用非球面组负弯月型透镜能够显著地提高鱼眼镜头的成像质量。     

同心连接器的力学性能测试技术和系统研究

为了能快速测量同心连接器插拔过程中的力学性能和准确评价机械寿命,研制了一种同心连接器的力学性能测试系统。该系统主要由运动模拟的机械装置和传感测量与电机控制的测控子系统组成,具有四路同步自动测试能力;根据连接器测试标准分析系统的性能指标,提出一种直线运动与旋转运动相结合的测试方法,使测试条件更加符合连接器真实使用情况;同时设计出具有自适应能力的柔性夹具,减少安装误差对测试结果的影响;对运动模拟机构进行建模分析研究,在极限速度条件下确定插拔循环周期内直线与旋转运动配合时序。对连接器样品进行单次和多次插拔测试,分析数据得到了连接器的力学性能并对机械寿命评估验证,实验结果表明该系统满足测试要求且能得到预期效果。     

高集成度小型化共心多尺度光学系统设计

针对实时广域高分辨率成像需求同时保证系统结构的小型化与轻量化,设计了高集成度共心多尺度光学成像系统。该系统采用伽利略型共心多尺度成像结构将球透镜与次级相机阵列进行级联,以充分利用双层共心球透镜视场大且全视场成像效果一致性好的特点,并发挥伽利略型共心多尺度结构体积紧凑的优势。此外,通过设计相机阵列的排列方式进一步减少相机使用数量,实现轻量化。通过全系统联动设计与优化,系统的调制传递函数曲线在特征频率270 lp/mm处可达0.3,全视场弥散斑均方根(RMS)半径均小于探测器像元尺寸1.85μm,成像效果优良,且公差分析结果表明系统易加工制造。该系统不仅能够有效实现大视场高分辨率成像,而且具有低的结构复杂度及更紧凑的结构,应用前景广阔。     

Offner双镜三反射成像光谱仪分辨率的研究

针对Offner双镜三反射成像光谱仪的消像差结构,采用几何方法推导出光谱分辨率的计算公式,分析了入射狭缝的宽度、凸面光栅分辨率、系统像差和探测器像元尺寸各个参数对光谱分辨率的影响,提出了分光系统像差的计算方法和优化设计方法,并探讨了提高光谱分辨率的方法和技术,即在优化系统像差的同时,适当减小狭缝宽度和探测器像元尺寸,有利于提高系统的光谱分辨率。该系统利用消像差优化设计同时考虑光谱分辨率的设计方法,具有十分重要的实用价值,为成像光谱仪的研制提供经验和借鉴。     

基于单心球面系统的九块面阵CCD数字拼接

在研制大视场、高精度光电测量设备过程中,采用多块CCD拼接技术是重要手段之一。本文介绍了一种利用单心球面系统进行CCD拼接的方法,提出建立相机数学模型和安装在球面上CCD的数字拼接算法。并且利用该方法实现了九块面阵CCD23°×17°视场的拼接。     

面向光学装调微小距离测量的系统设计

光学仪器能否精准装调对其最终呈现的成像质量及性能有着重要影响。针对光学相机装校的修切量检测,提出了一种用于微小距离测量的光路方案并设计了一款物像等距的有限远共轭光学系统,其放大倍率为1×,数值孔径为0.09,视场为0.5°。根据实际应用需要,制定合理的光学指标,利用光学设计软件Zemax进行系统的设计与优化。结果表明,有限远共轭光学系统各视场在160 lp/mm处的调制传递函数均接近衍射极限,且都大于0.3,各视场的均方根半径小于艾里斑半径,满足光学指标设计要求。搭建实验平台,对装配星敏感镜头和CCD相机的修切圈进行测量,实验结果符合设计要求。     

零件分拣系统中图像处理算法研究

为了提高生产中机械零件自动识别的实时性及分拣的准确率,提出了一种二次分割算法,对链片上有无钢印进行识别研究。首先,对采集的图像进行了基于Otsu法的背景自动阈值分割;接着,通过质心定位提取质心邻域矩阵,实现了特征区域图像的分割;最后,给出了基于特征区灰度值统计模型的判别式,并对关键参数进行了优化。试验结果表明所提出的二次分割算法准确率高、鲁棒性好,能有效满足复杂环境下特征对象的识别要求。     

光学法血液凝结检测系统研究

论文主要介绍了光学法血液凝结检测系统的用途，基本原理和设计方法。从整体上介绍了光学法凝血仪的硬件结构和基于虚拟仪器的软件设计，其中详细介绍了软件设计流程、包括数据采集流程和检测流程。并且介绍了数据处理方法．显示了实验结果。本检测系统硬件结构简单，软件采用双线程、使用灵活．易于功能升级．     

Improving the accuracy of Laplacian estimation with novel multipolar concentric ring electrodes

Conventional electroencephalography with disc electrodes has major drawbacks including poor spatial resolution, selectivity and low signal-to-noise ratio that are critically limiting its use. Concentric ring electrodes, consisting of several elements including the central disc and a number of concentric rings, are a promising alternative with potential to improve all of the aforementioned aspects significantly. In our previous work, the tripolar concentric ring electrode was successfully used in a wide range of applications demonstrating its superiority to conventional disc electrode, in particular, in accuracy of Laplacian estimation. This paper takes the next step toward further improving the Laplacian estimation with novel multipolar concentric ring electrodes by completing and validating a general approach to estimation of the Laplacian for an (n + 1)-polar electrode with n rings using the (4n + 1)-point method for n ⩾ 2 that allows cancellation of all the truncation terms up to the order of 2n. An explicit formula based on inversion of a square Vandermonde matrix is derived to make computation of multipolar Laplacian more efficient. To confirm the analytic result of the accuracy of Laplacian estimate increasing with the increase of n and to assess the significance of this gain in accuracy for practical applications finite element method model analysis has been performed. Multipolar concentric ring electrode configurations with n ranging from 1 ring (bipolar electrode configuration) to 6 rings (septapolar electrode configuration) were directly compared and obtained results suggest the significance of the increase in Laplacian accuracy caused by increase of n.     

光开关技术及其控制系统

光开关是全光网络中的关键器件.介绍光开关在光传输交换中的功能,分析光开关的性能要求与指标参数.基于不同工作原理,介绍了典型光开关及其技术特点与性能.最后分析光开关控制系统,将其分为控制单元、驱动单元、执行单元和反馈单元四部分.