医用硬性内窥镜光学性能质控检测技术研究

为客观、定量地评价医用硬性内窥镜的光学性能,根据国内外相关检测检验标准,设计由高清CMOS图像传感器、精密机械装置、测试标靶组成的检测装备,编写Matlab程序对采集到的标靶图像进行自动分析和处理,实现基于机器视觉的检测医用硬性内窥镜角度、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、光效、照明等光学参数的设备、方法和技术。对德国蛇牌PE 610 A型腹腔镜的测试结果表明:与厂家标称值和国家食品药品监督管理局测试结果符合良好,误差小于4%,其误差主要来源于图像传感器的无照电流。     

光学元件的模态分析与模型修正

为了建立可靠的光学元件动力学计算模型,以光学镜座动力学计算模型为例,开展模态测试实验,进行相关模态分析,验证动力学计算模型的可靠性。为了减小理论模型与实际情况的偏差,对动力学计算模型进行修正,分析讨论了动力学计算模型材料密度、泊松比、弹性模量、几何尺寸等参数对频率的相对灵敏度,找出模型的最敏感参数,进行模型修正。修正后模型的动力学特性更加接近于实测值,模型频率与实测值的偏差明显减小,保证了动力学计算模型的准确性。     

光学元件检测技术的研究

介绍了光学非球面加工精磨阶段和抛光阶段的检测技术、柱面镜面形的测量方法、超高精度球面面形的测量方法和光学元件参数的高精度测量技术。     

玻璃GRIN光学元件光学性质计算模型的适用性

建立在均匀、无应力状态基础上的玻璃性质计算模型,在用于离子交换法制备的GRIN光学元件的折射率变化值(△N)计算时与实验结果有一定的偏差.本文对HSD(Higgins,Sun和Davis)模型和干福熹模型进行了比较,结果表明,干福熹模型用于低应力光学元件的计算时计算结果与实验值偏差较小,但对高应力GRIN光学元件的△N计算偏差很大;HSD模型在计算过程中分别考虑了玻璃组分的极化率因素和体积因素对其折射率的影响,在用于高应力GRIN光学元件△N计算时具有更强的适用性.     

衍射光学元件灰度掩模板激光制作系统研究

根据灰度掩模的制作理论,提出了由PP8000胶片输出仪、远心成像透镜组、平行准直He-Cd激光器构成的精缩投影曝光灰度掩模制作系统。通过灰度掩模平面不同位置处提供可变的透过率,经一次光刻后得到所需的衍射光学元件。该系统不仅可采用黑白胶片制作高分辨率灰度掩模板,还可根据彩色灰度等效理论,利用彩色等效胶片实现256灰度级的扩展细分,以进一步提高灰度掩模板制作的分辨率。对于16台阶灰度掩模,其分辨率可以从0~255扩展到0~1280灰度级。利用该系统给出了二元光栅精缩后的感光图片。     

制作石英二元衍射光学元件工艺研究

介绍在微电子加工工艺设备的基础上研究制作８位相台阶衍射光学元件（ＤＯＥ）的工艺方法。对光刻曝光、反应离子刻蚀（ＲＩＥ）等关键工艺进行了实验，得到有实用价值的工艺参数和数据。     

同步辐射活化氧清洗光学元件研究

利用自行研制的真空清洗装置连接到同步辐射光束线上开展了同步辐射光活化氧清洗碳污染光学元件的研究.引入同步辐射光到冲入氧气的清洗真空室,使氧气电离而生成臭氧.臭氧具有很强的氧化性.光学元件表面的碳污染物在同步辐射光和臭氧的共同作用下,发生化学反应,生成CO2等气态物质.CO2等通过真空泵抽除,进而达到清洗的目的.文中给出了实验结果.     

小型非球面光学元件测量技术研究

非球面光学元件应用越来越广泛,其测量技术非常关键.本文研究了小型非球面光学元件的各种面形测量方法,针对其测量原理进行了分类和对比,对其优缺点和适用范围进行了讨论,同时分析了各种测量方法实现的关键技术和面临的挑战.     

对衍射光学元件温度特性的研究

大多数空间光学仪器的工作环境温度变化范围都较大。对折射元件和衍射元件的温度特性进行了分析,建立了透镜焦距和衍射效率随环境温度的变化关系,并论述了利用衍射光学元件的温度特性实现光学系统消热差的原理和设计方法。     

衍射光学元件表面形貌测量方法研究

提出了一种基于双光路双波长相移干涉显微原理的新型 DOE三维表面形貌测量方法 ,并建立了相应的测量系统。理论分析和测量结果表明 ,测量系统纵向分辨率为 0 .5 nm,横向分辨率约为 0 .5 μm(NA=0 .4) ,在整个纵向测量范围内重复测量精度优于 1 .3nm,满足了 DOE表面形貌测量的需要。     

眼镜式虚拟显示折射/衍射塑料光学系统设计

研究了塑料透镜在3D虚拟显示头盔光学系统中的应用,设计了适用于眼镜式虚拟微显示器的全塑料(聚甲基丙烯酸甲脂-PMMA)光学系统.引入反射镜来折叠光路以缩短系统长度,引入衍射面,利用其负色散性和波面任意整形特性来消除系统色差及改善波前像差.该系统重量仅为9.8 g.目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.31 mm和8.8μm,最大畸变<7%.系统最小角分辨力为0.8mrad,全视场为32..     

光学相干层析成像三维分辨率测试模拟眼

尽管OCT早已在世界范围内获得临床诊断许可,但这项技术尚无任何国际标准。如何验证OCT的成像能力及有效性被认为是该技术标准化进程中的重要一环。本研究研制了一种可用于OCT三维成像分辨率测试的模拟眼。该模拟眼利用透明树脂材料仿真了人眼的重要光学元件:角膜与晶状体。采用3D打印技术在模拟眼眼底制作出了参照USAF1951靶板设计的三维分辨率测试图案。研究结果表明该模拟眼能够对OCT设备的三维成像分辨率性能进行初步评估,通过进一步改进,未来可用于注册检验或日常质控。     

新型电子动量谱仪电子光学系统研究

介绍了一种新型电子动量谱仪电子光学系统（TH－EMS型清华电子动量谱仪）的研究与设计，系统由靶室、圆锥形减速透镜组件、双扇形场电子能量分析器组件组成，可同时获得电子束的能量分布和角度分布信息，可明显地提高电子动量谱测量系统的效率。     

职业防护镜光学性能实验室比对

开展职业防护镜光学性能实验室间比对,采用稳健统计法对不同实验装置测量职业防护镜球镜度、柱镜度、棱镜度、可见光透射比、雾度等光学性能的检测能力进行评价,进一步了解中国标准化研究院视觉健康与安全防护实验室实验装置的检测能力,并最终提高实验室检测能力.     

视线跟踪系统角膜曲率中心模型优化算法及鲁棒性

为了高效获取3D视线跟踪技术中的角膜曲率中心,使系统满足实时准确及稳定性需求,本文构建了两类角膜曲率中心模型及其求解方法．首先,利用光学原理及眼球特征建立了两种求解该中心的模型,即非线性方程组模型和改进的模型．其次,针对模型特点构造了一种基于遗传算法与LM算法的新型混合算法（GA-LM）,以快速求解所建模型．最后,多组数值实验结果表明本文所建立的模型及GA-LM算法是有效的,其能快速准确求出3D视线跟踪系统中的角膜曲率中心．     

光学微腔相位调制解调系统中的纹波噪声

针对光学微腔调制解调系统中存在的纹波噪声进行了理论分析,得出了纹波噪声来源于分立光学器件接头之间形成的F-P谐振腔结构。对光纤F-P腔的特性进行了分析得到了F-P腔透射光传递函数;对F-P腔的谐振特性进行了仿真得到了不同端面反射率下的谐振特性曲线,并分析了反射率与精细度的关系以及反射率对谐振特性的影响。提出了两种抑制纹波噪声的方法,即端面反射抑制方法和相位调制抑制方法,实验结果表明,两者有效地抑制了系统中的纹波噪声,提高了谐振信号的信噪比,为解调信号的获得和光学微腔的谐振点跟踪锁定奠定了基础。     

飞行座舱人因设计中的眼动追踪技术应用

目的 结合飞行人机交互设计和视觉认知特征,提出了基于眼动追踪技术的人因设计与评估方法,使驾驶舱仪表显示设计更符合人的认知需求,提高人机工效.方法 通过对国内外相关文献的研究和分析,总结归纳了飞行仪表布局的认知交互机制、界面设计评估机理及人因设计构思的生成机制,分析了眼动追踪技术在航空仪表设计认知和创新技术上的变化及未来发展趋势.结论 系统探讨了眼动追踪技术在飞行座舱仪表设计认知与创新过程中存在的问题和解决思路,分析了适应飞行员视觉认知特征的座舱仪表显示方式,以及采用眼动追踪技术评估触控交互仪表设计的方法体系.同时,在眼动技术运用过程中融合多感觉通道信息参数,提升了设计师的主观认知和不确定性的定量建模方法,为驾驶舱仪表的人因设计提供了科学依据.     

云南天文台1.2m望远镜的光学系统

云南天文台 1 .2 m地平式望远镜目前进行着两种天文光学工作 :在国家地震监测网络中心内的人造卫星激光测距站的建立及常规观测 ;国家高技术 86 3的 6 1单元自适应光学系统的建立。对望远镜光学系统和两类天文光学工作给予了介绍。     

Non-rotational aspherical models of the human optical system

The aim of this work was to define three-dimensional (3D) non-rotational aspherical parametric models for the human cornea and lens using computational geometry and CAD representations. The hyperbolic cosine based function is used for the cornea and a parametric model is used for lens modeling. Data analysis and visualization of 3D non-rotational models were made using the Rhinoceros CAD software and MATLAB software was used for numeric computation. We combined, implemented, and evaluated these models with a 3D ray-tracing in order to fully analyze the human eye model. It was found that 3D non-rotational aspherical models for the human eye could be more accurately modeled and rendered for analysis with finite element method. The objective of this study is to present and analyze mathematical models of the cornea and lens and to highlight the potential of optical applications of the eye models containing astigmatic surfaces, which are more close to the real eye than spherosymmetric eye models.     

旅游城市导识系统的视觉要素研究

目的导识系统是旅游城市形象的重要评价指标,融入城市环境的方方面面。分析旅游城市导识系统的视觉要素,为合理设置视觉导识指明方向,方便游客游玩,展现城市形象。方法通过分析旅游城市导识系统的视觉要素,以城市地域特色为基础,了解游客以及生活在城市中人们工作和生活的需求,对导识系统中的图形导识、文字导识、色彩导识和形态导识进行设计研究,以实现区域识别、地标识别、方向识别以及社会公共信息的传播。结果旅游城市的导识系统视觉要素设计需遵循系统性、功能性、艺术性以及文化性原则。结论基于此设计的导识系统才能用多种形式去引导游客,实现旅游城市的服务功能,提升旅游城市的亲和力与友好程度,促进城市旅游产业的快速发展。