影响人眼视觉质量的光学因素

人眼作为一种光学器官,存在着一些光学缺陷。从物理学的角度,分析了小瞳孔的衍射效应、眼球光学系统的像差、瞳孔尺寸、照明度和光学散射等对人眼视觉质量的影响,重点分析了由眼球的屈光介质引入的光学像差对人眼视觉质量的影响。对于平常人眼,影响视网膜的成像质量主要受波前像差和衍射的综合作用影响。瞳孔变大时,衍射效应逐渐减弱。人眼的光学像差是影响人类视觉效果的主要因素。就各种不同光学像差性质而言,眼睛成像质量的最大缺陷是球面像差和色像差。     

小型CMOS相机系统设计及其硬件实现

采用MT9V032型CMOS数字图像传感器设计了一款完整的小型化、低功耗相机.基于初级像差理论,设计了焦距为12.95mm、F数为5的光学系统.该系统体积小、结构紧凑,在空间频率83线对每毫米处,各视场调制传递函数均优于0.5;电子学系统以现场可编程门阵列作为时序控制平台,控制CMOS输出数字视频信号,数字视频信号通过差分芯片以低压差分信号格式输出到图像采集卡,最后在计算机上成像.实验结果表明,这种相机像质良好、功耗低、移植性强、可靠性高.当时钟为26.6MHz时,帧频为60帧/秒,并可通过调节内部寄存器的值实现多种模式,特别适用于对相机体积以及成像质量要求较高的场合.     

面曝光快速成形系统的光学成像系统设计

为了得到曝光量均匀的工作面,满足面曝光快速成形技术的需要,提出1种对投影仪成像光路的改造方法.选择反远距光路,2次成像的光学成像系统设计方案,使用非定制镜片,设计用于面曝光快速成形系统的光学成像系统,该系统由2个组元和1个光阑构成.使用ZEMAX软件对像差进行分析,系统最大慧差值为0.08mm,最大像面畸变为1.1%,像面中心分辨率达0.05mm.该成像光学系统的设计,为低成本面曝光快速成形系统的构建提供了基础.     

高空间分辨视网膜成像技术研究

介绍一台基于37驱动单元Xinetics变形镜、17×17微透镜阵列Shack Hartman波前像差传感器、Quantix12位高速帧传输科研级CCD相机以及超辐射二极管耦合多模光纤的自适应光学视网膜相机,得到了患者视网膜上不同位置清晰的单细胞图像和视网膜表面毛细血管图像, 计算出不同区域锥状感光细胞的密度, 测量了视网膜上毛细血管的血流速度, 展示出这种基于自适应光学的高速高空间分辨视网膜成像技术在眼科临床上的广泛应用前景.     

波前编码景深延拓照相系统成像模拟实验研究

利用Matlab软件分别对传统光学系统和波前编码景深延拓照相系统在不同离焦情况下进行了成像模拟.证明了波前编码景深延拓照相系统具有离焦不变性,在滤波后系统能够在较大范围内成清晰像,从而提高系统的景深.     

重构Zernike多项式在微透镜测量中的应用

为了正确的评价微光学透镜的质量,在哈特曼波前传感器测量原理的基础上,提出了基于Gram-Schmidt正交化方法,搭建了哈特曼传感器测量微透镜实验装置,进行了微透镜的实际测量,对获得参考透镜和被测透镜的波面数据进行了处理分析.实验结果表明：利用对Zernike多项式重构波前信息,得到了被测微透镜的波前及像差参数.     

光学系统像面强度的偏振分析

引入偏振像差矩阵的概念,描述光学系统的偏振像差,建立了光学系统的偏振像差矩阵和复振幅响应矩阵之间的关系,并推导出光学系统像面强度的分布函数和入射光的偏振度以及光学系统的平均线偏振灵敏度的成积成正比。最后,以航天光学遥感器中常用的卡氏望远镜以及扫描系统为例,计算并分析了入射光的偏振度和光学系统的平均线偏灵敏度对像面中心点强度的影响。     

InISAR三维成像中的ISAR像失配准分析及其补偿方法

在InISAR成像中，形成干涉的两天线在成像积累时间内所接收信号彼此存在波程差，引起了两ISAR像的失配，降低了三维成像效果．文中重点分析了两ISAR像的干涉波程差与目标运动参数阃的关系，推导了失配准量与三维运动参数间的关系式．通过对计算得到的目标散射中心的时变曲线的拟合估计出目标三维运动参数，进而补偿失配准量，完成成像．仿真效果表明该处理方法有效。     

对像差问题的分析

本文通过对像差问题的分析,澄清了容易混淆的问题。     

激光光斑中心位置计算方法的研究

在某些测量过程中,当激光经过光学系统成像时,因像差影响,而使光斑发生变形,在计算激光光斑中心位置时,计算结果会产生偏差.为解决这个问题,本文通过对经由光学系统射出的激光光斑的图像进行分析,利用Zernike系数与传统的Seidel像差系数建立联系,并基于对彗差的计算,进而校正计算光斑的中心位置,以期达到较高的测量精度.     

基于波前编码技术的照相系统设计

波前编码技术能够在不降低分辨率的情况下提高成像系统的景深.利用波前编码技术,在传统数码照相系统的光瞳上插入了一个三次相位调制板,使系统的点扩散函数对离焦不敏感,从而提高照相系统的景深.     

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.     

CCD光学系统成像畸变量与视场角的标定

为了解决CCD光学系统成像的畸变量与视场角标定的问题,以径向几何畸变为主的非线性几何畸变模型为基础,通过对影响精度的参数的测量和分析,提出一种不依赖于系统内部参数的畸变量与视场角的标定方法.实验测出视场角和相对应的畸变量,再运用拟合算法给出了视场角和畸变量的变化趋势.     

基于哈特曼传感器激光波面测试方法研究

激光通信中主要存在的问题为激光在传输过程中受大气环境影响严重,产生波面畸变,影响激光的传输质量,从而引起激光所携带的信息失真。以哈特曼传感器为核心研制一个操作简便、结构紧凑的波面测试系统,该系统可有效地检测激光传输后及传输过程中产生的波像差。通过对所要求的技术指标进行分析,合理地选择了满足要求的哈特曼波面传感器及微透镜阵列,根据微透镜阵列的口径对准直光学系统进行了设计,编制了测试软件界面,给出了波面测试实验结果,最终满足测试指标要求。     

一种强度测量重建波前畸变的新方法

针对电场的空间位相分布,用2个图像探测器分别记录物光波强度、参考光波强度和2次全息干涉图强度,利用全息记录原理和菲涅尔变换提出了一种重建位相畸变新方法。数值模拟结果表明,该方法重建的位相畸变与原始值符合;误差分析表明,重建位相畸变时距离测量要求非常严格,而对位相延迟片和图像探测器要求较为宽松。     

基于立方型相位板调制的波前编码图像恢复

针对立方型相位板对光瞳调制具有非旋转对称性及实际相位板方位测试困难从而导致实际波前编码系统后续图像不能准确恢复的问题,提出了以灰度梯度向量模方和为判据的等增量旋转调整点扩散函数(PSF)的维纳滤波方法。对于手持式裂缝检测波前编码系统的图像恢复,以ZEMAX软件设计得到的PSF为基础,根据立方型相位板PSF的旋转性质,进行旋转增量修正,并使用循环边界的方法消除截断振铃效应,来提高图像恢复的质量。实验表明,改进算法可以有效地修正系统的PSF,对波前编码实际系统图像的恢复有很好的适用性。     

基于波前编码技术红外光学系统无热化研究

波前编码技术是将光学成像与数字图像处理技术相结合,在系统的光瞳处通过添加特殊设计的相位板,对入射光波波前进行重新调制,再经过解码得到清晰的图像,使系统对离焦不敏感,与红外无热化的理念相同。文中比较了原光学系统和采用波前编码系统在不同环境温度下的调制传递函数（MTF）,使用Matlab模拟中间光学部分成像并滤波。结果表明：将波前编码技术应用到红外光学系统当中,可以使系统对由环境温度变化引起的热离焦不敏感,达到无热化的目的。     

全息法制作光谱学衍射光栅

用全息法在光致抗蚀剂涂层上制作光栅,涉及到所用的激光光源、干涉仪系统和光敏记录介质。在现有条件下,对一个刻划面积约80×40mm~2的光栅,可以得到波前象差1/6λ,30％的衍射效率,分辨率为理论值的75％和无鬼线强度。