提高眼底自适应光学成像系统的普适性设计

自适应光学技术被广泛应用于人眼像差的校正,从而实现眼底细胞和微血管进行高分辨率成像。传统自适应光学系统受夏克哈特曼波前探测器的动态范围限制,只对部分人群适用,无法对高屈光不正人群进行眼底高分辨率成像。为了提高眼底自适应光学成像系统普适性,本文设计了一种基于音圈变形镜高分辨率眼底自适应光学成像系统：引入Badal调焦系统,能够对人眼屈光度在-8～8 D的眼底进行高分辨率成像;用轴锥透镜组代替传统的环形光阑,控制正、负轴锥透镜间距可以调节环形光内径,以适应不同人眼的角膜,同时避免角膜反射的杂光;通过视标引导实现大视场成像。仿真结果表明,照明子系统在眼底视网膜照度分布均匀;在设定的公差范围内,至少有90%的MTF值在25 lp/mm达到0.21（对应视网膜上4μm）。在实验室搭建了相应的光路,对大畸变的模拟人眼进行了成像,获得了较好的成像效果。     

液晶自适应光学在人眼眼底高分辨率成像中的应用

为了获得人眼眼底高分辨率图像,将液晶自适应光学(AO)技术引入到传统检眼镜中,采用基于夏克-哈特曼波前探测器(sHwS)和硅基液晶空间光调制器(LCOS-SLM)的自适应光学系统来校正人眼的高低阶像差,获得了细胞量级的高分辨眼底图像,为眼科疾病及其相关疾病的早期诊断提供了有力工具.采用闭环和开环两种校正模式,都获得了清晰的眼底图片,认为液晶自适应光学系统在活体人眼眼底高分辨率成像上具有巨大潜力.     

扫描激光成像雷达图像处理显示系统设计

图像显示系统是激光成像雷达系统的重要组成部分，同时也是分析和评价激光成像雷达性能指标的重要工具．激光成像雷达图像处理显示系统设计了强度像显示和数据分析模块、距离像显示和数据分析模块以及图像数据的存储模块．它可以显示雷达探测目标得到的强度像和距离像，并对所取得的数据进行分析，评价激光雷达的性能，指导激光雷达的设计和研究．     

像方扫描机制的红外成像制导光学系统设计

提出了一种新型的像方扫描机制的红外成像制导光学系统设计构型。该扫描系统体积小、结构简单,具有大视场搜索和小视场分辨的特点。设计了一个红外光学系统实例,工作波段为3.7~4.8 μm,焦距为80 mm,扫描视场为±15°,瞬时视场为5°。系统全视场MTF在17 lp/mm处均大于0.5,点斑均方根直径小于30 μm,满足光学系统的成像要求。     

用CCD测量彩色显像屏特性的光学成像系统设计

本文讨论了彩色显像管色纯漂移，电子束着屏误差，失会聚量测试用的光学成像系统的光路特点、设计原则、放大倍率的选定及光路选型及像差校正方法。     

视标引导的自适应光学眼底成像视场精确定位

自适应光学眼底相机,由于较高的成像分辨率和人眼等晕角的存在,单次成像的视场被限制在1左右。必须实现单个视场的精确定位和多个视场的图像拼接,才能得到完整的眼底图像。为了精确定位,文中分析视标引导成像视场的原理,设计了新型的视标引导系统。平行光照明视标,并通过透镜聚焦于人眼瞳孔中心,这样能够精确测量眼底成像视场的位置。基于此搭建的自适应光学系统可在22.6的眼底范围内成像,精度达到0.003。这套系统成功实现了单个细胞的追踪和眼底血管的大视场拼接,这将有益于液晶自适应光学系统在临床眼科的应用和推广。     

大视场太赫兹光学成像系统设计

太赫兹（THz）波具有较高的透过性和时空分辨率等特性,在空间观测领域具有广阔的应用前景。对比于扫描成像,凝视成像具有成像性能高、速度快、结构简单等优点,而大视场成像是凝视型光学系统所必需的。因此,设计大视场凝视型THz光学系统具有重要的工程应用价值。采用反远距结构,利用Zemax设计了一款相对孔径为1、全视场角为60°的大视场THz光学成像系统。该系统采用4片式反远距共轴结构,由2片球面透镜和2片非球面透镜组成,同时透镜材料采用聚甲基戊烯（TPX）材料,整个系统具有结构紧凑、质量轻等优点。优化结果显示,各视场内的弥散斑均方根半径均小于艾里斑半径,在空间频率为12.5 lp/mm处全视场的调制传递函数（MTF）值高于0.3,表明该系统具有良好的成像质量。此外,公差分析结果表明,该系统具有较好的稳健性,加工工艺水准易于实现,符合设计要求。本设计对于THz空间大视场高分辨探测具有重要参考价值。     

自适应光学在双光子显微成像技术中的应用

光学显微镜是生物医学研究必不可少的工具,其中双光子显微成像技术具有大深度三维显微成像功能,被认为是深层生物组织研究的首选工具。但是,在双光子成像系统使用过程中,光学系统的装配偏差、光学元件不理想以及生物样品的不均匀性都会在成像过程中引入像差,从而降低成像质量。通过在双光子显微成像系统中引入自适应光学技术,可实现对像差的有效校正,从而提高成像的分辨率、深度和视场。介绍了双光子显微成像中的像差来源和特点,概述了自适应光学技术中不同的探测和校正方法,综述了近年来自适应光学技术在双光子显微成像中不同的应用成果,最后对自适应光学在双光子显微成像中的发展进行了展望。     

激光半主动光学系统设计与可视化检测

激光制导是当今最常用的制导方式之一,激光半主动光学系统性能的优劣直接影响其制导精度。提出了一种激光半主动光学系统像差优化设计方法,通过赋予不同的球差与离焦量实现激光半主动光学系统初始结构设计,通过对非对称像差优化实现光斑均匀化设计,设计并研制了折射式激光半主动光学镜头,光学系统工作波段1064 nm,视场为±9.2°,光斑大小5 mm,能量分布均匀;为解决激光半主动镜头不能单独检测的问题,提出了利用色差特性实现镜头低成本可视化检测的原理,并搭建了激光半主动光学镜头的可视化检测系统。镜头的测试结果表明,光斑大小满足设计要求,低成本可视化检测系统大幅提高了镜头检测效率,并易于工程化,批量化生产。     

应用于钢管直线度机器视觉测量的光学成像系统设计

针对钢管直线度的机器视觉测量,设计了成像系统的技术指标.采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并通过ZEMAX光学模拟及像质分析,对成像镜头的结构参数进行了优化.设计结果表明,该光学成像系统总体成像质量较好,畸变小于0.08%,在频率为62·5 lp/mm时,0.7ω视场的MTF值大于0.5,能够用于钢管直线度测量...     

自适应光学成像事后处理LoG域匹配图像质量评价

图像质量评价是地基光电探测任务中的基础性的研究工作之一,与其他事后处理任务密切相关。重点研究了无参、客观自适应光学图像的质量表示与指标提取方法,总结了目前对图像质量评价研究的基本框架及研究现状。提出了一种基于非线性能量归一化的自适应光学图像质量感知模型,并结合自适应光学系统与人眼视觉感知的特性,提取了两个无参、客观像质评价指标,该指标可用于帧选、复原等关键任务中,实现对图像质量的自动评价或图像内容变化的自动检测,评估结果与人眼主观评价呈现出良好的一致性。     

非扫描激光三维成像技术

文章对激光成像技术的方法进行了简述，讨论了采用扫描和非扫描方式实现激光三维成像的优缺点。提出了非扫描激光三维成像系统的结构框架，对其成像原理进行了分析，并结合应用中的实际问题提出了初步数学模型。     

生丝细度测量光学成像系统设计

为实现巢丝现场对生丝细度测量的需求,设计一种具有非接触性、动态检测、高精度、准确率高、并且能与其他自动控制设备相连的专用光电测量仪。针对生丝细度测量现有技术的不足和造成误差的成因,利用线阵CCD,结合计算机技术构建了一种基于线阵CCD光电传感器的非接触式实时动态检测生丝细度的设计方案。方案分析了现有检测方法存在的问题,对光学成像系统的光源和成像部分完成了理论设计,使扩束准直系统的折射角理论上达到0.00111°。设计方案中CCD获得暗背景接收信号,有效避免传统亮背景成像引起的像元饱和现象及生丝抖动引起的失真。新结构解决了光源照度的不稳定性和生丝透明度造成的影响,使之成为一种较为实用的方法。     

多光路激光成像扫描光学系统分析

介绍了多光路激光成像扫描光学系统装置和结构,分析了扫描光学系统的光束变换以及根据成像扫描光学系统分别作出了输出的束腰宽度与光学系统中透镜位置、成像线宽与光学系统中透镜位置的变化规律图.对扫描光学系统的参数进行了优化选择,给出了对激光照排机的成像扫描光学系统进行优化后的成像结果.     

双波段红外折衍混合光学成像系统

双波段红外光学成像系统由于具有可以同时对3μm～5μm和8μm～12μm波段进行成像的特点,一直是国内外红外光学系统研究人员研究发展的对象。由于受传统红外光学元件     

共焦扫描显像成像系统的非相干光学传递函数

共焦扫描光学显微（ＣＳＯＭ）系统有透射式和反射式,相干光和非相干光荧光等类型。ＣＳＯＭ系统的平面分辨率和纵发辨率依赖于放置在光电探测器前面的空间滤波器的孔径大小。根据不同孔径计算反射式荧光ＣＳＯＭ系统的非相干光学传递函数,并进一步说明反射式荧光ＣＳＯＭ系统的成像特性对孔径的依赖关系。     

海洋浮游生物显微光学成像系统设计

为满足海洋浮游生物的观测,设计了大相对孔径、水下浮游生物观测专用变焦显微光学系统。该系统利用Zemax软件实现,物距模拟海水介质,采用平面水密隔窗,设计像面尺寸为8.8 mm×6.6 mm CCD感光板,显微成像系统倍率变化范围为1.0~4.0。变倍过程中数值孔径为0.15,物方线视场范围为8 mm×6 mm^2 mm×1.5 mm。最大视场下,奈奎斯特频率50 lp/mm处近轴视场和1视场的光学传递函数值均大于0.4;成像系统的畸变控制在3%以内。该显微成像系统结构简单,可以满足较小尺寸的浮游生物成像,为浮游生物的分析及浮游生物种群的研究提供技术支持。