全反射法折射率测量中的多光源光学系统设计

介绍了一种用于全反射法折射率测量的光学系统.当采用一个光源时,折射率测量的精度和量程受到接收面积的限制,采用多光源的光学系统,通过把量程分段,切换不同的光源来选择合适的量程,能在不改变接收端光电传感器的条件下,提高测量精度,扩大量程.本文根据折反射定律,通过分析光路图,给出了此光学系统的结构参数.理论计算和实验结果表明,当采用三个光源时,测量精度或量程比单光源系统提高到三倍左右.     

高斯光束均束器光学系统设计

为了提高激光光束的应用水平,需要将高斯光束整形为平顶光束。分析了非球面高斯光束均束器的基本原理和设计理论,选用超高斯光束函数作为平顶光束的数学-物理模型,建立了入射高斯光束与出射平顶光束之间的映射关系式,给出了高阶非球面的面型参数,利用光学设计软件ZEMAX设计了高斯光束均束器光学系统。系统入射光束直径为2 mm,出射光束直径为4 mm,激光波长为1064 nm。分析了能量转换效率,根据Bessel公式定义了平顶光束的平顶度。设计结果实现了激光束的2倍准直扩束、95.98%的能量转换效率和96.6%的平顶度。     

波长可调谐深紫外窄带光源模块的设计及验证

本文提出了一种中心波长连续可调的光源模块,实现了深紫外光源的窄带输出.设计的光源模块由氘灯、角度旋转台、滤光片旋转轮、不同中心波长的滤光片(220 nm,230 nm,240 nm,250 nm,260 nm,270 nm,280 nm)和光学透镜组成.基于多光束干涉理论,通过分析出射光的中心波长和入射角度之间的关系,...     

基于非球面透镜组激光光束整形设计

本文针对激光显示领域激光光束光强均匀分布要求,本研究基于非球面透镜组激光光束进行整形设计。文中通过阐述激光光束光强均匀分布原理,着重论述了出射光束分布选择、线映射函数及球面参数确定3个非球面透镜组设计内容。在此基础上,选择匀化洛伦兹函数为输出光束的光强分布函数,展开实例设计分析,旨在基于该设计方法将入射光束准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束。     

高速转镜相机中倾斜光束的成象

本文通过建立几何模型 ,讨论了高速转镜相机光束倾斜入口的成象原理。证实了倾斜光束入口在转镜旋转时成象点的扫描轨迹是在以入射点为顶点 ,以成象点和入射点的连线为母线扫出的正圆锥底面的平面内 ,从而把空间光学的复杂设计问题简化成平面上的设计。此原理已用于 PDF- 2 0 0型平面转镜等待式分幅相机的设计     

基于VirtualLab Fusion的TDOCT系统合成光源仿真

基于VirtualLab Fusion构建了时域光学相干层析技术(time domain optical coherence tomography,TDOCT)光路系统,导入不同颗数发光二极管(light emitting diode,LED)的合成光谱,从参考镜的位置变化中获得干涉信号,以此分析出合成光源的半高宽和相干度,以及对应TDOCT的纵向分辨率.结果表明,合成光源的最大强度值随着LED颗数从1到10的增加先增加后趋向不变;而半高宽随之不断增加;TDOCT系统的纵向分辨率随之不断提高.当LED增加至3颗的时候,合成光源已经可以使TDOCT系统纵向分辨率提高至9.8μm,这与一颗超辐射发光二极管(super luminescent light-emitting diode,SLD)给出的分辨率级别相当.     

基于局部估计的多光源图像颜色恒常性计算

目的解决多光源场景图像的颜色矫正问题。方法首先采用网格划分和关键点取样2种方法对多光源图像划分区域,然后对划分后的区域采用单光源颜色恒常性算法估计光源,把每一个区域对场景光源颜色的贡献整合为复合光源颜色作为多光源场景的近似估计,最后采用对角模型进行矫正,并将此方法与单独用单光源颜色恒常性算法估计做对比。结果通过对多光源图像划分区域,可以弱化多个光源对图像的影响,与单独用单光源颜色恒常性算法估计对比,对图像的矫正效果显著。结论通过局部估计多光源图像,所提出的方法可以有效解决多光源室外场景图像的颜色恒常性问题。     

基于现代汽车车灯光源的设计的研究

从实际出发,以一数学模型为例对车灯光源的设计方案进行深入的研究,并给出不同情况下设计的一些参考方案,最后对车灯的应用现状进行探讨,指出今后该领域的研究方向.     

涂抹字迹的光学提取法防伪研究一例

红外照相是显现记录涂抹字迹的首选方法,但是这类技术却难以解决黑色墨汁掩盖字迹的提取,本研究通过实验利用多波段光源配合数码照相机解决了红外反射照相不能提取的黑色墨汁掩盖的红色复写纸字迹,为物证检验照相输入了新鲜内容。     

设计如何使生活变得更“低碳”——论led光源的设计

本文从LED光源应用于道路照明实际要求出发,对LED路灯的光学系统和灯具的配光要点进行分析,设计出了一种混合型反射罩光学结构,从而说明专业设计将使生活变得更“低碳”。     

基于阈值增量的标准动态眩光源设计方法

针对目前眩光测量装置面临的测量标准不统一的问题,提出了一种基于阈值增量(TI)的标准动态眩光源设计方法,建立了眩光测量仪校准系统.依据阈值增量的测量要求确定标准动态眩光源结构;眩光测量过程中,在保证实验室环境和现实路灯照明环境中的位置指数与立体角分别相等的前提下,规划眩光源的布局以及确定眩光源的发光面积;以最高为24 ...     

窄X射线束屏蔽材料铅当量测量研究

辐射防护材料屏蔽性能常用铅当量表示,为了准确衡量不同防护材料的屏蔽能力,根据IEC 61331标准,研究建立了用于铅当量测量的X射线辐射质.利用EGSnrc软件对辐射质能谱进行了模拟,研究了不同厚度的铅对辐射质能谱的影响以及窄射线束X射线铅当量测量方法,并在窄射线束条件下对16种不同防护材料进行了铅当量测量.结果表明建...     

车灯线光源的优化设计方案

本问题是一个车灯线光源的优化设计问题。 首先,我们建立了一个连续的数学模型来描述这个优化问题,此模型研究了线光源上任意一点发出的光线 经过抛物面反射后到达光屏的情况,对于给定的考察点(B或C)得到一个联系该点与光的发射点,反射点这3 个点关系的方程组。由于光在传播过程中会有发散的现象,我们用Jacobi行列式做了一个变换来描述这种散射。 根据C点的光强度必须大于一个确定的值(文中设为1),B点的光强度必须大于该值的2倍的约束条件将这个 问题抽象成一个非线性规划问题。 由于解非线性规划问题是很复杂的过程,我们选择了将连续模型简化成一个离散模型。但是离散模型将光 离散成一条一条光线时,一般不能考虑光在传播过程中的散射问题。根据我们连续模型中用Jacobi行列式算出 的结果知可以考虑光在传播过程中的散射问题,但是Jacobi行列式是很难求出来的,为了解决这个困难我们将光 的散射用连续的方法做了一个简化。简化的方法是用向量投影的方法粗略作出了两个面积微元之间的关系,从 而得到了光线打在光屏上的散射效果与光线的起始单位方向向量和该光线经抛物面反射时的反射点的坐标的 关系。 运用以上的离散模型的算法,得到最优的线光源长度为3.39mm。     

基于显微光学成像的微细纤维测量识别系统光源优化研究

显微光学成像的纤维识别系统的照明光源,对成像质量有很大影响。由于单个LED光源发光功率有限,且在照射面的光分布不均,导致系统采集到的微纳米级纤维(单丝平均直径15～40μm)图像模糊,影响测量与识别结果的准确性。根据LED的光学特性,对系统的照明光源进行优化设计,设计了3种不同的LED平面光源阵列,并根据LED阵列光源在照射面上的照度表达式,仿真模拟给出LED阵列的照度分布,并以实验进行验证,对系统实际检测的图像进行图像识别处理和图像参数峰值信噪比评价,给出优化结果。研究结果表明,优化后的LED平面光源阵列有效地解决了照度不均导致的微细纤维图像模糊识别不清的问题,优化后得到的纤维样品图像边缘清晰,有效提高了系统检测纤维样品的图像质量,为微细纤维测量识别与研究提供了新的途径。     

高功率微波源用电子收集极材料:强流高能电子束轰击下的物理效应及对材料性能的要求

高功率微波源用收集极用于接收束波耦合作用后的强流电子束,是影响高功率微波源稳定性和寿命的关键部件。收集极在强流电子束的轰击下会产生二次电子、背散射电子、韧致辐射等物理效应,将引起微波品质的降低。电子束的能量沉积在收集极上会产生显著的温升效应,从而导致收集极效能下降甚至结构失效,同时材料在强流电子束的轰击下会发生蒸发而污染腔室,降低系统绝缘性。在讨论分析强流电子束轰击材料所产生的物理效应机制及其影响因素的基础上,分析了高功率微波源用收集极材料的性能要求。     

基于机器视觉的内层包装缺陷检测光源的优化

目的 针对食品内层包装纸的缺陷特征,对机器视觉识别系统的照明光源进行优化,以提高内层包装缺陷的识别率,减少缺陷包装量。方法 基于计算机视觉识别技术,通过斑点检测不同光源下内层包装纸的常见缺陷特征,分别采用Matlab的三维绘图、相关性分析的方法,依次确定照明光源类型、形状和角度,并进行应用验证。结果 红外光源为纸铝复合内层包装纸缺陷特征识别的最适光源类型;条形光源与内层包装纸呈极显著相关,缺陷识别率达96.95%;60°的高角度照明位置与内层包装纸呈显著相关,缺陷识别率达96.96%。红外条形光源高角度照明,缺陷识别率达99%。结论 将红外条形光源高角度照明应用于纸铝复合内层包装纸的在线检测,与LED环形光源相比,其缺陷特征视觉识别率提高了0.51个百分点。     

折反射式连续变倍扩束系统的设计

为了用同一台仪器获得不同口径的激光准直光束,设计了一个连续变倍激光扩束系统,系统扩束比可在55～155之间连续变化,可以得到比传统扩束系统更大的激光光斑,满足对大口径激光束应用的要求.该系统由两级扩束子系统构成,一级折射式无焦变倍扩束系统实现激光光束口径连续变化,变焦系统选用仅有4片透镜的三组元结构,并采用"正-负-正"的形式,有利于减小系统整体结构尺寸.考虑到可能产生的热形变,对入射光斑较小的变倍移动组的材料进行了分析选择.二级折反射系统实现激光束的高倍率扩束,由球面反射镜取代离轴抛物面镜,用一片弯月透镜补偿像差.由于单透镜折射元件对系统性能影响很大,对其结构形式和材料进行了分析,确定了透镜的厚度与材料.应用光学设计软件CODEV给出了系统的优化设计,设计结果显示该系统像差得到了很好地校正,成像质量达到衍射极限.最后用Light tools软件进行三维建模分析,系统准直度与理论设计值相符.     

基于空间艺术设计领域的“光艺术”研究

以基于空间艺术设计领域的光艺术为出发点,通过简述光艺术的产生和发展,根据光的表现性、动态性和艺术性等特点,分析光艺术对空间艺术虚实形态的影响特征。从而探寻一条光艺术与传统空间设计艺术共生的发展之路。     

手指静脉识别系统矩形阵列光源特性分析及优化设计

手指静脉图像质量的高低直接影响手指静脉的识别效率。针对单个近红外LED的光照均匀度相对较差,如何利用多个近红外LED构造一个高质量的光源进行了研究。讨论了矩形阵列光源的结构、空间、形状等参数对静脉图像影响,利用斯派罗法则对各种参数极值找出最优解,再结合手指个体的差异和指型特性,设计照度面为25mm×25mm矩形光源阵列。通过对比实验,利用最优参数设计的阵列光源,能够采集到高质量的手指静脉图像,为手指静脉采集设备光源设计提供参考,同时为后续的手指静脉图像的识别打下基础。