ApoTome光学成像系统

荧光显微镜已被广泛地应用于生物样本的荧光成像。然而在观察较厚样本时,来自非焦平面的荧光信息会使荧光图像变得模糊、对比度不够、背景较亮,甚至有的时候一些很重要的结构因此被掩盖而无法被观察到。目前有很多种光学切片方法可以用来去除这种非焦平面荧光的影响,例如激光共聚焦扫描显微技术或3D去卷积技术等。本文介绍了一种可以在普通荧光显微镜上实现光学切片成像的方法,并着重介绍了ApoTome光学成像系统的构造和原理。     

大尺寸光学元件在位动态干涉拼接测量系统

为了满足车间条件下大口径光学元件的高精度在位、在线检测的迫切需求,本文构建了一个适于一般环境下应用的动态干涉拼接测量实验系统。该系统由动态干涉仪、二维移动平台、控制系统及拼接软件等部分构成。应用该系统对200mm×300mm×20mm的光学元件在一般应用环境下进行了拼接测量实验,采用误差均化拼接算法进行拼接,并对拼接后的结果进行分析处理,比较拼接测量与全口径测量结果,PV值的相对误差为3.1%,RMS值的相对误差为1.6%,Power值的相对误差为2.1%。该系统为在车间环境下建立大口径光学元件在位检测建立了基础。     

空间相机CCD焦平面的光学拼接

为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量,研究了多片线阵CCD拼接技术,阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构.在由长工作距显微镜和精密X-Y导轨组成的拼接设备上,采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片TDICCD的光学拼接,搭接误差不超过1/3像素.光学拼接具有结构简单,成本低和使用灵活的优点.     

大视场主动光学成像系统的成像研究

从主动光学成像系统的照明模型出发,研究了大视场情况下目标和景物的成像性质,分析了传输介质对照明和成像光束的衰减作用,得出了光学成像系统像面照度的计算公式,并对其衬比传递特性和视场大小对成像的影响进行了详细的分析,得出了小视场近似的条件,其结果可用于主动光学成像系统的设计、图像分析和目标识别.     

光学成像系统光学波前的高精度测试

基于扩展奈波尔-泽尼克理论,分析了不同出瞳振幅分布情况对光学系统焦面处光强分布的影响.针对光学成像系统出瞳振幅实际分布状态,提出了一种新的测试光学波前的方法,解决了相位恢复算法中出瞳振幅分布不均匀和快速傅里叶变换引入计算误差的问题.通过测评实验,对一光学系统进行了测试,获得的光学系统出瞳波前(PV)值为0.196 5λ...     

角振动对光学成像系统传递函数影响分析

对光电平台的角振动对光学成像系统传递函数(MTF)的影响进行了研究,利用几何分解方法将角振动分解、等效成像点相对于像面的线振动,建立了角振动参数与像点相对像面的线振动参数的关系式,并通过分析纵向、横向的高频、低频线振动对光学系统MTF的影响,推导出线振动参数与MTF的量化关系式,得到了对应的角振动参数对系统MTF影响的量化关系。结合工程实际,分析了各频率角振动的来源,提出了减小角振动对成像质量影响的具体措施。     

激光扫描共聚焦光谱成像系统

在激光扫描共聚焦显微成像技术基础上引入了光谱成像技术以便区分生物组织中的不同荧光成分。采用分光棱镜对荧光进行光谱展开,在光谱谱面处设置两个可移动缝片形成出射狭缝,两个步进电机带动安装其上的两个缝片设置系统在整个工作波长（400~700 nm）内的光谱带宽,其最小光谱带宽优于5 nm。用488 nm激光和低压汞灯实际测量了几条谱线对应的狭缝位置并和理论值做了比较,结果显示实际狭缝位置和理论值的差值均小于0.1 mm。在全光谱和50 μm出射狭缝（对应2.5 nm光谱带宽）对老鼠肾脏组织进行了共聚焦光谱成像实验,获得了老鼠肾脏组织中DAPI标定的细胞核图像和Alexa Fluor^®488标定的肾脏小球曲管图像,实现了对老鼠肾脏组织不同成分的区分。实验结果表明：提出的系统能够进行共聚焦光谱成像,扩大了共聚焦显微镜的适用范围。     

关于变焦系统优化过程中渐晕系数问题的讨论

本文讨论了变焦系统优化过程中有关渐晕系数处理的问题,指出在每次迭代前,为计算实际通过该系统成象光线的象差,预先确定各视场的渐晕系数是必要的。文章同时给出了计算渐晕系数的新方法。实际优化结果表明:运用该理论进行自动设计,可以充分发挥成象系统的潜力。     

多镜头成像拼接方法在经纬仪系统中的应用

为了获得大视场高分辨率的图像,提出了多镜头成像拼接的方法,并将该方法应用于经纬仪系统中。首先,结合经纬仪特点对几种可能的拼接形式进行了分析,并以4个镜头十字型两维拼接形式为例,建立了数学模型。然后,确定拼接镜头间的夹角以及相对位置关系,同时对经纬仪跟踪架的结构尺寸提出设计要求。最后,对拼接夹角精度进行复核标定。设计结果表明:在相机靶面像元数为1 280×1 024,像元尺寸为12μm,镜头焦距为400 mm的条件下,可获得方位方向最大6.6°,俯仰方向最大3.52°的视场。两个方向的拼接夹角的最大误差均在10″以内,能够满足图像拼接时单幅图像坐标转换到经纬仪坐标系下数据处理的需要,达到了增大视场的目的,扩展了经纬仪的应用领域。     

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。     

光阱位置操纵系统的研究

利用He-Ne激光器,在LEICADMIRBE倒置显微镜上建立了可对生物样品进行三维操纵的光镊系统。在光镊的研制过程中,我们重点对光阱的横向位置操纵系统进行了研究。理论分析及实验表明,利用平移反射镜及转动反射镜的方案均可实现光阱位置的横向操纵。本文对平移反射镜及转动反射镜实现光阱位置操纵的机理进行了详细的论述,并对操纵过程中保证光阱质量不发生变化的条件进行了理论分析和说明。此外,比较分析表明,与平移反射镜系统相比,转镜系统在光镊技术中的应用可加快光镊操纵速度、简化光阱位置操纵系统的复杂程度、有利于系统开发成本的减少及开发周期的缩短。     

Optical deflection measuring system

A system for accurate real-time measurement of deflections was developed. A stable laser source is, by means of a single-mode fiber, coupled to an optical head located at one end of deformed structure. A detector circuit with a quadrant detector and processing electronics, located at the other end of the structure, communicates the resolved 2D position of the incident beam over a common digital bus. Experiments using interferometers were conducted in a climate-controlled chamber to evaluate system performance and verify the accuracy. A resolution of 0.1  m is attainable in dynamic measurements. The system was calibrated and tested to yield measurement accuracy of ± 0.8  m for ± 2σ probability over the measurement range of ± 300  m. Drift of the system in the experimental setup was determined to be less than 2  m for measurement in both degrees of freedom within the 10 h period under constant environmental conditions.     

Measurement method and pipe wall misalignment adjustment algorithm of the pipe butting machine

This paper presents a runout measurement method and a novel finite grouping method to predict and optimize the rotational angle and translational displacement of butting pipes to minimize pipe wall misalignment (PWM). This study develops a method to minimize the PWM of the pipes excluding the positions of welding seams. In this method, the measurement data are divided into finite groups and the criteria are created to identify the positions of welding seams and eliminate the effect of the welding seams. Finally, the rotational angle and translational displacement of the butting pipes are optimized to minimize the PWM. A butting machine is designed to implement this method. The machine is benchmarked by a standard smooth pipe to minimize system errors. Three butting experiments have been performed with welded pipes of diameter 406 mm. The comparison shows that the computation results agree with the experimental results very well. The maximum PWMs in three experiments are less than 1.87 mm, which satisfies the butting requirements, that is, a PWM of less than 2.0 mm. Then, the uncertainties of the measurement results are discussed.     

基于电润湿效应的自变焦补偿光学系统

变焦光学系统是照相机、摄像机等许多光学器件中的关键元件,实现变焦光学系统的微小型化及增大系统的变倍比是一个长期目标。研制了一种三液体自变焦补偿透镜,可在外加电压作用下实现自变焦补偿功能,因此该透镜元件本身可以作为一个简单的变焦光学系统。通过高斯光学理论分析及Zemax模拟仿真验证了该系统的自变焦补偿功能。结果表明,该系统焦距变化范围为378～424 mm,变倍比为1.217,达到了预期目标,对变焦光学系统的研究具有一定的参考价值。     

台式快速成型装置的光学系统研究与开发

快速成型技术是光学、电子、材料、计算机等多学科集成的高新技术。研制的台式快速成型装置具有体积小、成本低的特点,其制造成本及运行成本仅为同类国外产品的1/10～1/20。论文主要论述了该装置的光学系统设计过程。在首先确定光学系统设计准则的基础上,通过几种类型的光源比较,选择性价比高的紫外灯,并实现了计算机对紫外灯的自动控制,如光的开启、关闭、能量调节等。该光学系统采用椭球镜及圆锥面透镜等使光束聚焦耦合入光纤,在锥度光纤输出端,光束经扩束、准直、聚焦、滤除杂散光后照射在液面处,由计算机控制的工作台带动光纤,实现零件的自动加工。设计的光学系统成本低,光束质量高,性能稳定。     

气象用太阳模拟器光学系统仿真

气象用太阳模拟器主要应用于总辐射表检测,对辐照均匀性有较高的要求,光学系统设计难度较大。本文介绍了如何用lighttools软件进行光学系统建模,分析辐照均匀性,为光学系统设计及装调提供有效的指导,其中,短弧氙灯是整个建模的关键,根据短弧氙灯的发光机理及其亮度曲线,用嵌套的圆柱和球体光源来仿真氙灯的发光,通过蒙特卡洛光线追迹,仿真出来的配光曲线和实际的很接近,符合建模要求。最后,分别用一维、二维、三维分析图表示辐照度分布。通过数据分析,整个口径范围内辐照不均匀度为±4.2%,有效口径φ100m范围内,辐照不均匀度为±2.0%。     

中阶梯光栅分光光路的设计

为了实现更宽波段范围内的全谱直读并获得较高的分辨率,对中阶梯光栅光谱仪的分光系统进行了研究。简述了中阶梯光栅与中阶梯光栅光谱仪的基本原理,分析了中阶梯光谱仪和普通光谱仪的区别,详细论述了一种利用中阶梯光栅作为主要分光元件,棱镜作为交叉色散原件的中阶梯光栅分光光路的设计方法,并最终在探测面上得到了可探测分析的二维谱图。通过对设计过程的详细论述,可以为今后从事中阶梯光栅光谱仪光学设计的研究者提供参考。     

投影系统中的光学薄膜

介绍了光学薄膜在多种投影系统里的应用 ,重点分析、比较了分色、合色膜在大屏幕投影电视和多媒体液晶投影仪等仪器中的作用 ,对它们在直视系统里的应用也做了一些介绍。     

投影系统中的光学薄膜

介绍了光学薄膜在多种投影系统里的应用,重点分析、比较了分色、合色膜在大屏幕投影电视和多媒体液晶投影仪等仪器中的作用,对它们在直视系统里的应用也做了一些介绍.