基于波前编码技术的眼底成像系统

提出了一种混合光学-数字眼底成像系统,该系统不需要探测和补偿不同人眼带来的像差的动态变化,即可获取高分辨率的视网膜图像。该系统在出瞳位置放置一块三次相位掩膜板对眼底图像进行编码,然后采用维纳滤波算法复原获取清晰图像。利用基于光学成像的二维卷积模型对该系统进行了仿真实验,结果表明,针对不同个体的人眼像差,三次相位板可以使系统的点扩散函数在一定范围内保持一致,从而校正包含离焦、彗差、像散、三叶草在内的人眼像差,获得清晰的眼底图像。该系统的设计简化了传统眼底相机的复杂光学结构,是一种便携式结构。     

波前像差测量中的人眼定位误差分析

在描述Hartmann-Shack波前传感器原理的基础之上,研究了在测量波前像差过程中人眼定位误差所引起的测量误差,给出了光学系统下与人眼视度相关的误差数学表达式,分析了在满足眼镜镜片国家标准(GB 10810-1996)的条件下人眼定位可允许的误差范围,这对于改善和提高Hartmann-Shack测量人眼波前像差的精...     

基于波前编码的光数混合景深延拓技术的研究

波前编码技术通过在光学系统的出瞳面加入一个非球面透镜,使光学系统的焦深增加一个数量级,并能够校正由各种原因的离焦引起的像差。介绍了波前编码技术的工作原理及其应用,并给出了采用三次相位掩模板时系统的成像结果。实验结果表明,波前编码技术将光学设计和数字图像处理相结合并进行整体优化,大大提高了光学系统的成像性能,在各类光学系统中具有非常广阔的应用前景。     

基于ZEMAX用户自定义操作数的波前编码成像系统优化设计

针对目前波前编码成像系统中相位板的设计工作量大且未能考虑除相位板外其它光学元件像差的问题,提出了两种基于常用光学设计软件ZEMAX的优化设计方法:使用ZPL宏指令编写用户自定义操作数,优化点扩散函数的能量集中度和一致性,实现了旋转对称型相位板的设计,以斯托列尔比不小于0.8为衡量标准,设计结果使景深扩展到传统光学系统的5.5倍;使用在外部定义和编译的C程序编写用户自定义操作数,优化调制传递函数的离焦不变性,实现了奇对称型相位板的设计;以MTF离焦不变性为衡量标准,设计结果使景深扩展到传统光学系统的12.5倍,而同等条件下的三次方相位板只能使景深扩展到传统光学系统的10.1倍。得到的实验结果说明本文所述设计方法是方便而有效的。     

波前编码系统的新设计

利用传统光学系统评价指标斯特利尔比和能量集中度来表征波前编码系统的成像特征,建立了系统"离焦不敏感性"的评价函数.采用所建立的评价函数设计了应用波前编码技术的三片式系统,系统焦深比原系统扩展10×以上.结果表明:新设计方法使得波前编码系统设计得以在流行的光学设计软件CODE Ⅴ、zemax中实现,并可以很方便地控制"离焦不敏感性"和"图像可恢复性"之间的平衡,解决了目前波前编码系统设计时没有现成软件,没有成熟方法的问题.     

波前编码技术扩展焦深的系统实验

为了扩大光学系统的焦深,建立了采用波前编码技术的光学/数字一体化系统,通过在普通光学系统孔径光阑处加入一个位相掩模板和后期数字处理的优化结合,实现了光学系统焦深的大幅扩展。介绍了波前编码技术的提出、发展及理论基础,设计了一个三片式的三次位相板系统,利用光学设计软件CODEV对传统系统和波前编码系统的成像特性进行了对比分析,给出了±40倍离焦范围内的点扩散函数三维轮廓图和调制传递函数曲线。最后,对研制的系统进行成像实验,并对波前编码系统解码前后的成像效果与传统系统进行了比较。实验结果表明,与传统系统相比,所设计的波前编码系统可以在保持光通量和像面分辨率的情况下将焦深扩展40倍。     

波前像差引导的角膜切削模型及实现技术的研究

对波前像差概念和表示方法做了必要的叙述,深入研究了波前像差引导的角膜个性化切削模型,推出了角膜手术区域中角膜修正量的基本公式,给出了实现个性化像差矫正手术的软硬件框图.采用该模型引导的扫描频率为120Hz,光斑直径为0.9mm的准分子激光眼科治疗机做PMMA试验,对比传统的屈光不正矫正模型,在手术区域直径为6.5mm条件下,给出了近视、远视、近视散光各种情况下手术的最大切削深度和切削时间.试验结果表明,各种情况下角膜最大切削深度基本相同,波前像差矫正切削模型的切削时间稍大,PMMA板切削效果良好.     

波前编码系统的一种新设计方法

摘 要：本文提出波前编码成像系统的一种优化设计思想,可以利用常用光学设计软件进行系统的优化设计。采用此设计思想设计出一采用波前编码技术的三片式系统,其焦深范围比传统系统扩展10倍以上。最后探讨了波前编码系统设计时“离焦不敏感性”和“图像可恢复性”之间的平衡问题。     

基于波像差理论的实数编码遗传算法优化XUV光学系统

由镜和光栅组成的XUV光学系统具有平面对称的性质,结合Lu平面对称光栅系统的波像差理论和均方根像差评价函数得到用以优化XUV光学系统的多参量目标函数。为求解该多自变量且大取值区间的目标函数,提出了一种基于十进制的实数编码遗传算法,并将其用于两种XUV光学系统的优化求值。将求得的优化值用光学仿真软件Shadow进行追迹,并和参考文献进行对比。结果显示本文优化后的光学系统在成像质量上有明显上升,表明波像差理论及本文的实数编码遗传算法可以有效地优化XUV光学系统,为此类系统的优化设计提供了新的思路。     

混凝土结构裂缝宽度波前编码测量系统的设计

混凝土结构裂缝宽度测量对监测建筑结构的健康状态、避免混凝土结构损坏性缺陷具有十分重要的意义。为了克服基于传统光学成像技术设计的手持式混凝土裂缝宽度测量系统焦深小准确调焦困难,以及由于存在像差和混凝土表面凹凸过大致使视场内图像无法完全清晰等缺陷,采用波前编码技术重新进行缝宽检测系统的设计,以便有效地拓展景深（焦深）。首先,讨论了波前编码立方型相位板规一化参数及其与实际系统相位板设计参数之间的关系,接着利用CODE V光学设计软件,完成了手持式裂缝宽度波前编码测量系统的设计,然后加工制作了立方型相位板并进行了初步实验。实验表明,采用基于单透镜的波前编码系统设计,在满足50mm分辨率、F数为6的前提下,可将景深拓展为15mm,达到传统光学系统相同F数时景深理论值的4.5倍。该系统能够满足混凝土结构裂缝宽度测量中扩大景深和成像的基本要求。     

基于遗传算法的波前编码相位板参数优化

波前编码(WFC)是一项使光学系统在维持相对孔径的同时扩大焦深的新技术。现以光学传递函数稳定性作为目标函数,以遗传算法作为搜索算法,优化得到一个适用于焦距f为100mm,光圈F为5,最大半视场角3°的双胶合透镜系统的波前编码相位板的修正形式的三次项系数。模拟结果表明在像面固定的情况下,传统光学系统只能在无穷远到300m内清晰成像,而经优化的波前编码系统可以在物距无穷远到5m内清晰成像,大幅度增加了光学系统的景深。     

人眼波前像差客观测量的研究

分析波动光学中人眼像差的产生机理和波前像差的表示方式。运用Zernike多项式表示人眼波前像差函数,研究Zernike多项式与人眼波像差的对应关系以及一些高级像差对人眼成像质量的影响。通过对自适应光学中Zernike多项式重建波前理论的研究,重点分析了应用Hartmann-Shack波前传感器测量人眼客观像差并用变形反射镜矫正人眼像差的解决方案。对提高正常眼睛的视力和人眼屈光矫正手术具有重要的实验和临床价值。     

基于红外热像技术的喷油润滑齿轮齿面温度实验研究

齿轮的齿面温度与齿轮的多种失效形式有关,对齿轮温度进行快速、准确的测量对预测齿轮的失效与改进润滑系统的设计具有重要的实际意义。将红外热像技术应用于齿面温度的测量,提供了一种喷油润滑齿轮红外测温的方法;并在改装后的齿轮试验机上对不同工况下的齿轮齿面温度进行了测量,研究了喷油压力、扭矩载荷及转速对齿面温度的影响关系。     

近红外距离选通成像系统作用距离研究

近红外脉冲激光照明的距离选通成像技术能够有效降低后向散射的影响,提高夜间以及恶劣环境下光电成像系统的作用距离。针对近红外激光距离选通成像系统的设计需要,以系统输出信噪比大于该目标的形状和识别概率所对应的人眼阈值信噪比为原理。在微光成像系统作用距离公式的基础上。添加主动照明系统的影响因素,建立了近红外激光距离选通成像系统的作用距离模型。该模型得到的结果和实际系统实验结果相比具有很好的一致性,表明该模型合理,可靠。在近红外激光距离选通成像系统的设计过程中,可以用此模型对系统进行作用距离预测。     

PDM系统中基于分类和属性管理的柔性编码系统的研究与实现

在不同企业内部对零部件具有不同的分类及编码方式。为了加速PDM系统的推广,设计了基于类型和属性管理的柔性编码系统,该系统支持四种码段的建立,提供柔性定义编码规则的工具,由于该系统与PDM中分类与编码管理的底层存在对应关系,因而能够通过规则驱动零部件编码的自动生成。     

恒星光干涉仪波前方向校正系统的研究

利用波前方向校正技术实现两相干光束的平行性控制 ,进而保证干涉条纹可见度损失最小 ,是恒星光干涉仪中的关键技术之一。进行了波前方向校正系统的原理分析和设计探讨 ,详细讨论了该系统中的 80 98控制单元、高压驱动电源、摆镜结构设计及压电陶瓷堆 (PZT)的驱动机理 ,并介绍了用于测试摆镜响应频率等参数的高速 CCD相关检测法