双波段内窥镜变焦适配器光学设计

目前内窥镜适配器多为定焦结构,只能对一些特定类型与波段的内窥镜系统进行成像,适用广泛性低,不便于内窥镜的清洗与更换.为了解决上述问题,以更宽的光谱范围、可变的光学焦距来提高适配器的适用广泛性,实现内窥镜适配器一对多的运用.使用ZEMAX优化设计得到了一款四组10片式双波段变焦适配器,变焦范围20～50 mm,入瞳直径5 mm,全视场6.8°,波段选用0.45～0.68μm波段以及常用的荧光波段0.81～0.85μm.系统优化后,调制传递函数在133 lp/mm达到0.2,总长为80 mm,并通过MATLAB拟合出变焦凸轮曲线,总体设计满足实际运用需求.     

1300万像素折衍混合式手机镜头设计

设计了两款高像素的折衍混合式手机镜头。两款镜头F数均为2.2,都将第一片透镜的后表面作为衍射面,第一种结构采用正-负-正的三片式,光阑位于第一片透镜和第二片透镜之间,全视场60°,焦距为5mm,系统总长5.8mm,优化后在223lp/mm处所有视场MTF值均大于0.4,在446lp/mm处所有视场MTF值均大于0.19,相对畸变小于2%,第二种结构为四片式,光阑前置,全视场70°,焦距4.2mm,系统总长6.7mm,优化后在223lp/mm处0.7视场内MTF值均大于0.36,在446lp/mm处0.7视场内MTF值接近于0.2,相对畸变小于1%,三片式镜头系统总长小,MTF曲线也更高,但四片式镜头有较大的视场角且场曲畸变更小,两者各有优势。     

LCOS头盔微显示器光学系统设计

二元衍射光学元件作为一种成像元件具有任意相位分布、特殊色散、平像场、温度稳定等性质,同折射元件相结合可以实现许多传统成像光学不能达到的目标.本文设计一个用于0.56″LCOS头盔显示器的光学系统.该系统由三片折射透镜和一个二元衍射面构成,具有10 mm出瞳直径和20 mm眼点距.同传统光学系统相比较,该折/衍混合系统具有更长的工作距离和更好的成像质量,中心视场在35 lp/mm处的传递函数值大于0.4.     

微光夜视仪中物镜光学系统的小型优化设计

为改善传统球面微光夜视系统结构复杂、镜片数较多的特点,将衍射光学元件引入传统球面物镜中,在符合成像质量要求的情况下,设计出一套用于微光夜视仪的折/衍混合物镜光学系统.该物镜视场为40°,相对孔径为1/1.19,包含三个衍射面,并将传统球面系统透镜数减少了2～3片,仅由5片组成,在空间频率为40 lp/mm时,轴上传递函数可达0.89,轴外可达0.43.     

高清内窥镜适配器光学系统设计

内窥镜适配器是内窥镜目镜与CCD成像系统之间的转接系统,主要应用在现代医用微创手术中。针对高清内窥镜适配器,使用ZEMAX软件优化设计其光学系统。参数要求为:入瞳直径为4mm,全视场角为15°,焦距为53mm。该内窥镜适配器结构为8组10片式,使用1英寸CCD传感器,像元尺寸为5.5μm。系统优化后,调制传递函数(MTF)在90lp/mm达到0.15,畸变小于0.2%,系统总长为73.7mm。说明该设计结果满足系统要求。实现了系统焦距较长,总长较短的光学特性。能够使内窥镜目镜与CCD之间完成较好的转接。     

大光圈微型高清照相物镜的设计和性能分析

基于Д. C. Boпocob公式得到照相物镜的基本特征参数,通过PW法计算物镜系统的初始结构参数,设计了一款大光圈微型高清照相物镜,并在非序列仿真环境(Non Sequential Component,NSC)下对系统结构合理性进行了分析.照相物镜的光圈值F数为2.2,视场角2 w=65°,系统总长6.13 mm,有效焦距为4.5 mm.系统由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其中第1、3、4片透镜为正透镜,第2片透镜为负透镜,光阑面位于第1片透镜之前.优化后,各视场的均方根(RMS)半径都小于艾里斑半径,在半奈奎斯特频率处各视场的MTF值均大于0.54,畸变小于2%.系统搭配Aptina的AR8033型CMOS,可实现800万像素光学品质的微型照相物镜系统.     

集成成像技术的像质评价分析

为了研究集成成像非共轭面的成像质量,根据光线追迹原理分析透镜阵列的成像过程,指出三维成像原理并给出不同离焦量下的轴截面成像分辨率;从波动光学角度分析包含离焦波像差的透镜阵列光学传递(OTF),得到集成成像系统的非共轭面调制传递函数(MTF)并指出与单透镜共轭面成像的联系.根据非共轭面分辨率给出符合视觉要求的显示深度计算方法.采用投影仪与菲涅尔透镜搭建显示面积为100×750 mm2的集成成像显示系统,实验结果表明,集成成像轴截面成像分辨率在离焦量增大的情况下迅速下降,非共轭面像质是制约集成成像显示效果的重要因素之一.     

AMOLED头盔显示器光学系统设计及视空间评价

基于投影式物镜,采用新型AMOLED图像源,引入折射/衍射混合结构,通过系统优化,得到一款3片投影式头盔显示器光学系统.该系统采用0.61英寸AMOLED微显示器,视场为45°,质量为1.35 g,直径为11.32 mm,分辨率满足SVGA显示模式,实现了头盔系统的超轻小设计.通过理想透镜焦距变化模拟人眼调节,对其MTF(调制传递函数)进行了精确的视空间评价,评价结果显示:对于3 mm瞳孔,该系统中心视场的MTF在0.5 cycles/arc min处为0.41,远夫于AIM(视网膜空间像调制度)曲线的值     

目视医用硬性内窥镜光学系统初始结构设计

本文系统的阐述了目视医用硬性内窥镜光学系统初始结构设计,讨论了内窥镜光学系统的成像原理,硬性内窥镜物镜、转像系统以及目镜的一般结构考虑,结合视放大率公式,计算了一种腹腔镜的物镜、目镜以及转像系统的外形尺寸,并给出了该腹腔镜的设计结果。     

一种面向超声胶囊内窥镜的成像装置

针对现有胶囊内窥镜不能检测深层次组织病变信息的缺点,设计了一种面向超声胶囊内窥镜的单振元超声扫描成像装置.该装置通过往复运动的微型电机带动单阵元超声换能器进行扫描成像,超声成像由外部控制电路和个人计算机上位机组成,胶囊内窥镜扫描装置由外壳、微型扇型转动电机和单振元超声换能器组成.利用单振元超声扫描成像装置可完成扇扫的胶囊内窥镜装置的组装和超声成像系统设计,搭建实验平台,在上位机上显示成像效果.结果表明,该装置成像清晰,有应用于超声胶囊超声器件中的潜力.