机载宽视场大相对孔径成像光谱仪

根据宽视场大相对孔径成像光谱仪的应用要求和技术指标,采用离轴Schwarzschild望远成像系统和双Schwarzschild光谱成像系统匹配的结构型式,设计了一个视场为28°、相对孔径为1/2.5、工作波段为0.4~1μm的机载成像光谱仪光学系统;根据双Schwarzschild光谱成像系统的像散校正条件计算了初始结构参数。然后,利用光学设计软件ZEMAX-EE进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行了分析与评价。结果显示:光谱成像系统中心波长和边缘波长88%以上的能量集中在一个探测器像元内;谱线弯曲和谱带弯曲均小于像元的5%,便于光谱和辐射定标;成像光谱仪全系统在各个波长的光学传递函数均达到0.59以上,完全满足设计指标要求。该成像系统体积小、重量轻,非常适合航空遥感应用。     

偏心孔阑离轴照明EUVL微缩投影物镜的设计及模拟装调

针对极紫外投影光刻 ( Extreme Ultraviolet Lithography,简称 EUVL)工作波长短的特点及由此带来的一些问题 ,对 EUVL微缩投影物镜的结构参数进行分析选择 ,设计了离轴照明方式的 Schwarzschild微缩投影成像物镜。利用基于奇异值分解的牛顿迭代法对敏感矩阵进行分解 ,求出相应失调量的大小 ,以实现系统的精密装调     

18.2nm Schwarzschild显微物镜用多层膜带宽匹配问题分析

软X射线多层膜的进展使正入射高分辨率成像系统从红外、可见和紫外扩展到软X射线波段.由于软X射线多层膜的反射率还不能像其它波段反射镜反射率那样高,因此由两块同心球面反射镜组成的Schwarzschild物镜在软X射线波段得到了广泛的应用.本文从多层膜带宽匹配条件、Schwarzschild显微物镜的几何尺寸和多层膜镀制设备的性能出发,研究了实现Schwarzschild显微物镜带宽匹配条件的镀膜过程,为实际制备Schwarzschild显微物镜用多层膜提供理论指导.     

一种新的三焦点DVD光学头单片物镜设计

为了兼容CD、DVD、HD-DVD三种盘片,设计了适用于780nm、650nm和405nm三个波长的二元衍射面和非球面相结合的单片物镜, 三个波长对应的物镜数值孔径分别为0.45、0.60和0.65。二元衍射表面被分割成两个同心环形区域,根据谐衍射原理,每个区域对不同的波长设定不同的衍射级次。介绍三焦点物镜的基本结构和工作原理,详细论述了二元衍射面和非球面的设计理论、结构参数以及光学头物镜的性能评价参数。应用zemax软件进行理论模拟,结果表明所设计的物镜能达到实际应用的技术要求     

光谱共焦显微镜的线性色散物镜设计

由于色散物镜轴向色散与波长间的非线性会导致仪器整体性能下降,本文研究了光学系统轴向色散与透镜组之间的关系,推导了轴向色散的传递公式.为得到较大的线性轴向色散,根据轴向色散的传递公式提出了一种正负透镜组均采用线性色散光焦度组合且正负透镜组分离的镜头结构.光学优化设计表明,具有正负透镜分离结构的色散物镜可以得到低的球差和大的轴向色散,而且具有较大的工作距离.设计的色散物镜在430～710 nm得到了1 mm的轴向色散,轴向色散与波长之间的相对非线性度为4.6％,灵敏度的波动量小于整体的1/3,优于之前的研究.采用所设计的色散物镜,光谱共焦显微镜能够得到优于0.3 μm的轴向分辨率和优于5 μm的横向分辨率,满足精密测量的需求.     

卫星光通信光学天线轴间距的精确调试

卫星光通信系统的光学天线由物镜和目镜构成,两者在光轴方向的间距对系统的发射和接收性能有重要影响.轴间距通常由干涉仪确定,但干涉仪与光学天线的工作波长不同时会引起镜头组焦距变化,导致物镜和目镜的轴间距存在偏差.为了能利用单波长干涉仪精确调试物镜和目镜的轴间距,本文根据光学天线在干涉测量装置中的程函方程,研究了因波长差异引起的物镜和目镜的轴间距变化量与干涉条纹变化量的相应关系,并据此提出一种能精确调试光学天线物目镜轴间距的方法.提出了几种检验该方法有效性的验证方案,包括实验验证和计算机仿真验证两大类.基于计算机仿真的验证结果表明,卡塞格伦反射式光学天线和透射式光学天线轴间距模拟调试误差分别＜15%和＜3%,仿真误差满足使用要求.     

用于DVD光学头的三焦点单片物镜设计

为了兼容CD、DVD、HD-DVD3种盘片．设计了适用于780、650、405nm^3个波长的二元衍射面和非球面相结合的单片物镜,3个波长对应的物镜数值孔径分别为0．45、0．60和0．65。介绍了单物镜实现三焦点原理;论述了二元衍射面和非球面的设计理论和结构参数,即二元衍射面刻环区域被分割成两个同心环形区域,根据谐衍射原理,每个区域对不同的波长设定不同的衍射级次;最后,根据光学头物镜的性能评价参数,应用ZEMAX软件进行理论模拟和公差分析。结果表明,所设计的物镜波像、波前均方差分别〈0．07λ和0．035λ,空间截止频率〉1200cycle／mm,曲率半径和厚度公差为300nm,能满足实际应用的技术要求。     

18.2nm Schwarzschild显微物镜用多层膜带宽匹配问题分析

软X射线多层膜的进展使正入射高分辨率成像系统从红外、可见和紫外扩展到软X射线波段。由于软X射线多层膜的反射率还不能像其它波段反射镜反射率那样高,因此由两块同心球面反射镜组成的Schwarzschild物镜在软X射线波段得到了广泛的应用。本文从多层膜带宽匹配条件、Schwarzschild显微物镜的几何尺寸和多层膜镀制设备的性能出发,研究了实现Schwarzschild显微物镜带宽匹配条件的镀膜过程,为实际制备Schwarzschild显微物镜用多层膜提供理论指导。     

摄录物镜光学设计

为满足某机器视觉检测设备系统的需求,设计了一款三组元六片式高分辨率摄录物镜,分析了摄录物镜的成像特点和光学特性参数,利用OSLO光学软件优化设计出符合指标的高分辨率的摄录物镜,可匹配1/2″CCD相机,放大率为0.2×,像方数值孔径为0.17,物方线视场为20 mm,物方工作距为240 mm,像方后工作距为29.46 mm,在160lp/mm的Nyquist频率处,MTF值为0.46,边缘视场畸变为0.02%,像散、场曲小,具有平像场的特点。该镜头结构简单,成本较低,可对相关摄录物镜的设计起到很好的参考作用。     

193nm光刻投影物镜的研究

为了跟踪国际光刻设备的发展,介绍了工作波长为193nm国际主流光刻机的发展现状,对光刻机的核心—投影物镜的设计原理进行了分析,针对投影物镜光学系统参数、光学结构、光学材料和机械结构进行了深入探讨,最后对中国光刻机的发展前景进行展望。     

快照式光谱光场成像技术

针对快照式多维成像系统难以实现高维成像的问题,本文提出了一种快照式光谱光场成像方法,使用单个探测器实现了对目标场景光谱光场信息的快速获取.该方法将聚焦光场成像结构引入到快照式超光谱成像傅里叶变换光谱仪中,首先获取混叠了目标场景光场信息和干涉信息的原始图像,然后使用基于卷积神经网络的信息重建算法,将光场信息和干涉信息从原...     

分子影像技术活体追踪移植干细胞的研究进展

干细胞具有分化、再生能力,通过体外扩增和体内移植,可以治疗各种组织坏损和退化性疾病(如心脑血管疾病、脑脊髓外伤和糖尿病等),具有极大的应用前景,是目前国际、国内的研究热点。利用核素显像、磁共振成像和光成像等分子影像技术,通过体外直接标记、报告基因或功能显示等追踪策略,可以显示干细胞在活体内的分布和变化,明确其最终归宿和产生的功能。合理选择这些分子影像技术和追踪策略,或通过互补结合,将有助于阐明干细胞在活体内的作用机制和相关的影响因素,指导临床干细胞治疗抉择和疗效评估。     

光声成像及其在生物研究中的应用

作为新型的活体检测设备,商业化的光声成像装置走向市场。本文综述光声成像装置的原理、基本构成、系统集成及发展趋势,尤其关注其在生物领域的应用。     

荧光成像系统对比度分析与成像仿真

目前荧光成像技术在生物医学领域得到越来越广泛的应用。为了缩短产品设计和开发周期,且能更直观地反映系统的成像效果,根据各模块光谱特性曲线,提出了荧光成像链路模型。利用该模型,对荧光成像系统的对比度进行了分析,验证了滤光片光密度(OD)值的合理范围是在5~7之间。最后以荧光显微镜为例,对系统成像过程进行了仿真。结果表明,各模块不匹配也会对系统对比度产生影响,仿真图像能够直观反映出系统的匹配程度和成像效果,并与实际系统测试结果相吻合,证明了该链路模型仿真的可行性和有效性。     

计算机化医学影像仪器的发展

医学影像学的发展非常迅速,本文总结医学影像仪器的发展,X线成像仪器,CT成像技术设备的基本结构,MR I的基本设备结构,CR的结构及PACS系统结构。这些仪器设备都与计算机联用,实现计算机化。     

高精度光声成像技术在脑成像中应用

光声成像技术可以提供深层组织的高分辨率和高对比度的组织断层图像,是进行脑成像的有力潜在工具之一。本文开展此项研究,搭建一套光声成像实验系统,在此基础上,获得10mm的混浊介质深度下的血管模拟样品图像,直径0.07mm的模拟血管能清晰地成像;活体研究中,成功进行活体白鼠脑部的血管分布的成像研究,重建图像中的各血管位置和形状与实际情况很好的吻合。     

基于距离选通的非视域成像技术实验

介绍了采用距离选通技术进行非视域成像探测的原理,基于窄脉冲激光器和选通型成像器件搭建了非视域主动成像实验系统。以玻璃作为中介反射面,以黑白条纹靶板作为目标,对目标和周围环境处于不同光照情形时,系统的非视域成像效果进行测试。结果表明,基于距离选通的非视域成像技术是一种能够在不同光照条件下实现对视觉盲区进行有效观察的成像技术。     

A simple and practical method to acquire geometrically correct images with resonant scanning-based line scanning in a custom-built video-rate laser scanning microscope

Most currently available confocal or two-photon laser scanning microscopes (LSMs) allow acquisition rates of the order of 1–5 images s⁻¹, which is too slow to fully resolve dynamic changes in intracellular messenger concentration in living cells or tissues. Several technologies exist to obtain faster imaging rates, either in the video-rate range (30 images s⁻¹) or beyond, but the most versatile technology available today is based on resonant scanners for horizontal line scanning. These scanning devices have several advantages over designs based on acousto-optical deflectors or Nipkow discs, but a drawback is that the scanning pattern is not a linear but rather a sinusoidal function of time. This puts additional constraints on the hardware necessary to read-in the image data flow, one of which is the generation of a pixel clock that varies in frequency with the position of the pixel on the scanned line. We describe a practical solution to obtain a variable pixel clock add-on that is easy to build and is easy to integrate into a custom-built LSM based on resonant scanning technology. In addition, we discuss some important hardware and software design aspects that simplify the construction of a resonant scanning-based LSM for high-speed, high-resolution imaging. Finally, we demonstrate that the microscope can be used to resolve calcium puffs triggered by photolytically increasing the intracellular concentration of inositol trisphosphate.     

基于近程柱面SAR成像的改进距离徒动算法

为了提高近程柱面合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像的距离徒动算法（range migration algorithm, RMA）成像效率,增加RMA在实际工程中的应用价值,提出了一种SAR成像的改进RMA。该算法采用驻点相位法近似求解获得了波数域下的相位补偿项,避免了传统近程柱面SAR成像的RMA中需对补偿项进行角度维傅里叶变换的步骤,降低了计算量,提高了成像效率。通过峰值旁瓣比（peak side-lobe ratio,PSLR）、峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）和结构相似性（structural similarity,SSIM）对改进RMA的成像质量进行了客观评价。仿真和实验结果表明,该算法提高了近程柱面SAR成像的RMA成像效率。