基于图像变换的自由曲面光学透镜面形测量

对称中心的自由曲面光学透镜的光学表面面形测量 ,是光学加工制造领域的难题。为达到高精度测量 ,提出一种可用于自由曲面光学透镜在线光学测量方法。基于光学透镜的图像变换特性与其光学表面面形之间存在着的拓扑关系 ,通过对标准输入图像和经过待测自由曲面光学透镜变换后的输出图像进行智能辨识、分析和处理 ,求出该光学透镜的变换矩阵 ,并据此精确测量出待测光学透镜的曲面面形。实验结果表明 :基于图像变换的测量方法的测量误差小于 2～ 3μm,能够适用于自由曲面光学透镜的非接触、快速高精度测量     

球面波照明时孔径限制下透镜轴向光强分布特点研究

根据菲涅耳衍射理论和透镜的傅立叶变换性质,研究了球面波入射小孔时透镜轴向的衍射光强分布,导出了小孔位于透镜前焦面和紧靠透镜放置时透镜轴向的光强分布公式,分析了这两种情况下透镜轴上光强分布的特点.分析表明,当曲率半径为R的球面波入射小孔时,小孔位于透镜前焦面,在透镜后距离z=f±f2/R处,可得到与平面波照射小孔时焦平面的夫琅禾费衍射图样特征相同的衍射图样;小孔紧靠透镜放置,小孔的傅立叶变换面移到z=Rf/(R-f)平面上.     

用全息透镜实现分数傅里叶变换

提出了用全息透镜实现分数傅里叶变换,讨论了用全息透镜作粉发数傅里叶变换元件的条件。用全息透镜来实现分数傅立叶变换,能更好地满足分数傅立叶铎透镜的焦距变化要求。     

柱透镜的位相变换作用

基于薄透镜假定和傍轴近似,给出了包含标准圆柱透镜、椭圆柱透镜、抛物柱透镜、双曲柱透镜等二次柱面透镜的位相变换因子,说明柱透镜这类位相物体在衍射光场中的单向调制作用,同时结合菲涅耳衍射实例体现了这类单柱透镜在实现组合变形分数傅里叶系统中的基元特性、灵活性及实用性.     

透镜的一般变换特性

导出了透镜的一般变换公式,它是实现分数傅里叶变换的基础,并针对几种特殊的输入、输出情况进行了讨论.     

基于无透镜数字全息的显微成像系统

基于无透镜数字全息成像与再现的原理和范西泰特-泽尼克定理,对同轴无透镜数字全息显微成像系统可测量微颗粒的大小范围以及各元件之间的距离进行了推导,得到了较为准确的数据并设计搭建了系统。结果表明,无透镜数字全息显微成像系统相较于传统显微镜有不受空气中灰尘的干扰、视场大且可通过计算机处理提高图像质量等优点。通过用设计的系统观察直径在2～10μm的金刚砂,并与显微镜观察的图像做对比,证明了理论推导与结果相一致。     

用普通透镜进行指纹实时识别的研究

根据傍轴近似和正弦条件，讨论了用普通透镜代替傅里叶变换透镜进行指纹实时识别的条件，给出了实验结果。     

谐振腔镜对高斯光束远场发散角的影响

利用变换矩阵和ＡＢＣＤ定律讨论了激光谐振空对高我束的变换,推导出高斯光束参数通过光腔输出镜的变换公式。并对热透镜腔,光束远场发散角等问题进行了讨论。     

激光粒度仪中的短筒功率谱采集物镜设计

为了满足测粒范围要求，光学衍射式激光粒度仪需要配备多种焦距透镜，其中长焦距透镜会使 仪器结构庞大。提出一种正负结构的远距型功率谱采集透镜设计方案，其中前组固定，更换后组透镜实现焦距F500、F800和F1000的变化，系统筒长小于600mm，并给出设计结果。该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化。     

三片式傅里叶变换镜头设计

应用ZEMAX光学设计软件,对初始结构是由4片球面透镜组成的傅里叶变换透镜进行优化,设计了一个傅里叶变换透镜实现光学相关进行研究。使系统具有结构简单、重量轻、成本低等优点。进一步改进了系统的结构,将系统简化为3片结构。设计结果表明:在截止频率51ly/mm处,光学系统的MTF大于0.8,接近衍射极限,像质优良,满足联合变换相关器的总体设计要求。     

利用阿贝成像原理制作全息光栅的理论分析

用相干光源照射黑白光栅,并通过透镜得到黑白光栅的像。在黑白光栅的频谱面上设置光阑,仅让±1 级衍射光通过,这样在像平面就得到全息光栅。通过改变物距和像距,可以连续改变横向放大率,从而改变像平面上光强分布的空间频率,于是在像平面上就得到强度按余弦规律变化的全息光栅。     

透射式小型光学相关器的光学设计

光学相关探测与目标识别是光学信息处理范畴。利用光学相关原理对搜索探测的目标进行实时探测,自动识别,高精度定位,结合电寻址液晶和CCD达到实时联合变换相关。所以有处理速度快,结构简单,并行度高,容量大的优点。光学相关器即傅立叶变换透镜是光学探测装置的核心。本文总结了傅立叶变换透镜的发展过程,并设计了一个小型傅立叶变换透镜。先用P,w法计算出光学系统的初始结构,再利用光学设计软件Zemax自动优化,进行象差校正,最后使该系统能满足光学相关探测的要求。     

用透镜的位相变换函数推导组合透镜的基点

本文运用现代光学中的相因子判断法，用透镜的位相变换函数推导出组合透镜的主点，焦点，这对于将几何光学的教学溶于波动光学中有一定的启发。     

傅里叶变换与光的衍射

阐述光的衍射是从空间域至频率域的博里叶变换，透镜是一个傅里叶变换器，并运用博里叶交换的性质解释衍射中的一些现象．     

应用于立体印刷的矩阵式透镜光栅的原理

立体印刷中应用的透镜光栅为柱透镜光栅。本文探索了将矩阵式透镜光栅应用于立体印刷的原理,通过比较矩阵式透镜光栅和柱透镜光栅,指出矩阵式透镜光栅的优点。矩阵式透镜光栅制作的立体画比柱透镜光栅制作的立体画的观察角度更多,能使平面印刷图像取得更好的立体效果。本文给出了具体的制备参数。     

基于4f光学系统的透镜FT、IFT变换光学频谱特征分析实验

分析了基于4F光学系统的透镜FT、IFT变换光学的数学表述,指出其参数所表征的物理意义;据此提出利用若干等焦距透镜建立变换光学频谱特征分析实验的构思,利用CCD件和计算机进行采样、分析,阐述d0试件几何孔径等因素对其变换光学频谱特征的影响．     

傅里叶变换的多光子关联成像理论的研究

首次从理论上提出了利用非相干光场（经典热光场）在无透镜的情况下,得出高阶干涉光的三阶关联函数解析式,并证明了非相干光场通过傅里叶变换,完全能够实现多光子的关联成像.     

球透镜的折射率计算与成像分析

从Snell定律出发,给出了球透镜折射率的计算公式,并研究了不同折射率情况下球透镜的成像特性和耦合效率。结果表明:折射率为1.57的球透镜具有很好的成像,能够有效地将来自球透镜的光汇聚,但是其耦合效率只有63%;折射率为2.77的球透镜,由于其焦点在球透镜内部,因此通过球透镜的光将产生发散,不能很好成像,且耦合效率较低,最大只有40%,但是通过增加准直系统和折射率为1.57的球透镜后,其耦合效率可以达到70%。     

基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息

设计并搭建基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息实验装置,利用电荷耦合元件(CCD)记录物光波振幅、相位及偏振信息,完成偏振图像融合和数字全息再现.实验结果表明:结合偏振图像融合技术的无透镜傅里叶变换数字全息能得到更为准确的数字全息图和再现像;基于光纤的无透镜傅里叶变换数字全息不仅能产生近似球面波,而且使物体到CCD的位置更自由.此外,偏振图像融合的方法和中值滤波器的使用,能有效地提高再现像的分辨率.     

多阵元锥面声透镜聚焦声场与温度场的研究

提出了一种新型的多阵元聚焦透镜,该透镜由7个相同的单元圆锥透镜组成.通过对不同面形参数下多阵元声透镜和其中任一单元透镜聚焦声场和组织处温度场分布的数值计算和比较,证明了多阵元声透镜比单元透镜的径向加热区域大,有适用于浅层组织的大范围加热,并给出了该多阵元锥面聚焦透镜优化的面形参数.