中倍显微镜像质的研究

显微镜是观察小物体的重要工具之一,开展对显微镜的像质研究,提高显微镜物镜的成像像质具有非常重要的意义.利用波像的公差法研究发现,使用中倍显微镜时,由于光的波动性,会产生高级像差.经过计算,像面移动c=3/4δz后,最大波像差满足瑞利条件,则像质可靠.     

光栅波像差理论的推广

克服M.Chrisp光栅波像差理论中存在的限制,使其适用范围得到推广.首先,用广义多项式表示光栅的面形方程,推导光栅的波像差系数,使该理论不仅适用于超环面,而且可适用于二次圆锥曲面等面形光栅的优化设计和成像分析;其次,以像散面作为参考波阵面,推导出光学系统出射波阵面为像散面,像面在非聚焦面处的几何像差计算公式;最后,应用Shadow光学追迹程序验证所得结论的正确性.     

基于光学传递函数的光学系统频谱分析

光信息处理是60年代发展起来的一个新的研究方向,而现在师范类院校有关光信息处理内容的介绍中大部分都是由实验入手没有从根本上解释光学系统的频谱分析[1].结合光信息处理教学实际,应用光学传递函数[3]解释相干光和非相干光学系统在衍射受限光学系统、像差光学系统和有限视场光学系统中的频谱分析,发现应用光学传递函数解释光学频谱分析能够更有效培养理科生逻辑推理能力.     

GOLD光学设计软件及其技术性能

利用物象空间正则归一化坐标理论，研制出光学系统自动设计大型软件包。其功能包括光路追迹，象差分析，点列图、点扩散函数、光学传递函数等象质指标的计算，两次反射鬼象和红外扫描成象系统中的冷反射对系统影响的模拟和控制，阻尼最小二乘法结构优化等等。ＧＯＬＤ软件适用于各种非对称、非常规复杂光学系统的设计分析，经实践应用得到满意的效果。     

一种新概念平行光管

提出一种基于波前径向斜率测量原理的适用于测量大口径成像光学系统像差的自基准新方法．用该方法毋需任何人工或天然的无限远目标或标准大平面反射镜提供测量基准．理论分析和实验结果表明，此方法的技术可行性强，波像差测量灵敏度与干涉法相当，而对工作环境和光源无苛刻要求，可用于特大口径光学系统，如航天遥感相机、天文望远镜和大口径抛物面镜等大型光学系统的像质检测，也可用于主动光学系统的波前传感．     

大视场角入射平行平面板像差分析方法

基于平面对称光学系统三阶像差理论, 研究平行平面板在大视场角入射情形下的像差解析分析方法. 首先, 研究多个平行折射平面的三阶像差计算方法, 推导出相应的孔径光线传递方程及像差系数表达式； 其次, 在此基础上, 推导出单个平行平面板的波像差和像差计算表达式； 最后, 分别用像差计算表达式和光学设计软件Zemax对含平行平面板构成的大视场角光学系统实例进行像差计算. 结果表明, 用像差表达式计算的结果精度较高.     

用于X射线像增强器便携成像的观瞄目镜设计研究

结合X射线像增强器便携成像这一特殊需求,分析了针对该类观瞄目镜开展人体工程学设计的必要性。从像增强器器件的层面,给出了该类观瞄目镜的系统设计约束与要求。在此基础上,给出了一个该类观瞄目镜的具体设计示例,分析了该类光学系统的具体优化设计方法,并分别从厚度、曲率半径、圆锥系数3个维度开展了具体的系统优化设计。最终,基于光学传递函数评价方法,逐步地对比分析了优化设计与系统性能提升之间的内在联系与对应关系。     

光学系统成像质量评价基本指标体系的研究

介绍了构成光学系统成像质量评价基本指标体系的5个主要环节,讨论了它们之间的函数关系.指出其它一些评价指标可从这5个基本指标衍生出来.重点阐述了当前流行的基于MTF的各种成像质量评价指标和它们的应用.导出MTF与波像差或几何像差的显函数关系是当前像质评价研究中的热门课题之一.     

旋转对称电子光学系统的7级几何像差

应用光程函数法计算出旋转对称电子光学系统的７级几何像差,给出旋转对称电磁场同时存在情况下的系统７级几何像差表示式．７级几何像差有３５个系数,按初始条件或边界条件的幂次可以分为８类．     

红外变焦距光学系统的研究

基于战场环境要求红外光学系统不仅可以兼顾大视场搜索,还能够满足小视场瞄准跟踪的需求,针对160×128元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8~12μm波段折射式长波红外连续变焦系统。该系统变焦过程中相对孔径不变,F数为3,变倍比为15∶1,在20~300 mm范围内可连续变焦。用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,系统的调制传递函数接近衍射极限,成像质量优良,满足光学系统的设计要求。     

背投电视的光学系统设计

根据背投电视使用的技术指标要求 ,设计出了大视场、高分辨率和长工作距离的光学系统 ,对背投电视的光学系统设计方法进行了初步的理论分析 .选用可以增大后工作距离的反远距光学系统 ,对光学系统进行复杂化 ,采用高折射率玻璃、厚透镜和非球面等方法 ,有效地解决了背投电视大视场与高成像质量等各种技术指标要求 .最后通过光学系统的优化设计 ,给出光学系统设计的最佳结果 ,即评价像质的各种像差曲线 ,从设计结果可以看出 ,这个设计完全满足背投电视使用的技术指标要求     

空间啁啾对非线性“热像”的影响

基于无像差自聚焦理论,在远场及光学薄近似条件下,分别利用解析和数值模拟方法研究了空间啁啾高斯光束通过自由空间和非线性介质时形成的“热像”效应,讨论了啁啾系数对非线性“热像”的影响.结果表明：啁啾系数对非线性 “热像”的位置和强度都有较大影响,使用负啁啾小口径高斯光束可以在很大程度上抑制非线性“热像”强度,同时调整啁啾系数C改变“热像”位置,使之偏离下游光学元件,从而可以确保光学系统安全运行.     

像差对接耦合系统的蒙特卡罗数值模型

基于光线追迹和波动光学理论,利用蒙特卡罗方法,提出一种用于分析和研究像差耦合系统的数值模型。与其他数值模型相比,该数值模型不需要使用处理球差的波像差或者相位变换概念,而是直接在界面使用折射和反射定律。其优点是不仅可以考虑三级球差,还自动考虑了五级及更高级的像差,同时,综合考虑了耦合器件的几何形状和衍射效应。因此它不仅可以用于对称系统,也可用于任意不对称或存在缺陷的系统。     

一种反射式光栅光谱仪光学系统的复合形法最优化设计

探讨了复合形优化方法在光谱仪光学系统设计中的可行性和应用方法.以反射式光栅光谱仪光学系统为例,建立了优化数学模型,以焦平面像差极大值为目标函数,光学器件的参数、物理尺寸和相对几何位置等为约束条件,编写了优化程序,得出了最大像差为0.043 mm的一组最优化方案.与专业设计软件作了对比,在某些光学设计应用方面,复合形法的优化效果具有较高的实用性和优化效率.     

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.     

长波红外变焦系统的设计与研究

文章基于一款专利US4148548A的初始结构,利用光学设计软件CODE V研究设计了一套结构简单的长波红外变焦系统。为简化结构、消除像差,系统增加了非球面设计,并从场曲、畸变以及调制传递函数(modulation transfer function,MTF)等方面对系统的像质进行评价。评价结果表明,系统在各个焦距时的畸变基本为0,场曲在允许的范围之内,MTF值在极限频率时达到了0.5以上。结合应用与实际生产,对系统MTF值进行了公差分析,得到MTF值在0.4以上的概率达到99%。     

波像差法构建非球面干涉检测的误差分离模型

非球面元件光学干涉检测中,获得客观、准确的面形信息是实现元件快速、确定性制造的关键因素之一。为了实现大口径光学离轴非球面反射镜的高精度检测,对其干涉检测结果中的误差信息表现形式进行了分析研究,提出了一种基于将离轴非球面反射镜检测工装视为具有5维自由度空间刚体设想的误差分离矩阵,并从波像差理论出发,寻求出调整误差作用分量的分立表现形式及影响参数,建立了计算机辅助检测大口径光学离轴非球面反射镜的基本模型。仿真分析结果证实了这种方法的可行性。     

评价沥青混合料温度离析的红外热像方法

红外热像仪与水银玻璃温度计校核一致性良好,使用红外热像仪测温应正确选择拍摄距离、正确设定发射率和环境条件参数.红外热像仪适用于评价松铺沥青混合料的温度均匀性,而不宜用于评价碾压后的沥青混合料.级配离析对温度离析是有影响的,红外热像甚至可反映级配离析的情况.红外热像反映出使用转运车后,即使是全幅摊铺机温度离析也控制得较好,可见转运车减小温度离析的效果超过了摊铺宽度过大的影响.     

反射棱镜制造误差的分析与计算

 有误差的反射棱镜经展开后已不再呈现为一块平行玻璃板,取代它的是一块楔玻璃板。如何求得楔玻璃板的光学平行差（一个综合性的参量）无疑是一项头等重要的任务。为此,本文提出了求解此种棱镜的反射部像空间的总量像偏转△μ'的一个普遍适用的公式。参量△μ′ 与光学平行差具有同等重要的意义,同时利用这一参量再经一些简单运算,便可得到所需的光学平行差,即一个具有二自由度的矢量△N或PΔN 。上述方法表明,基于刚体运动学理论的反射棱镜调整原理同样也可用于反射棱镜制造误差的分析与计算。本方法还彻底揭示了存在于这两个主要参量PΔN和△μ'之间的紧密关系,有利于该课题的进一步研究。本文明确指出,玻璃板楔形角的作用将会造成一直线物在成像中的像弯曲缺陷而并非像倾斜。文章还提出了一些新概念和新观点。     

非制冷式红外热像仪敏感元件动态特性的测试

介绍了对微型机械结构（非制冷式红外热像仪的敏感元件）的动态特性的测试方法的研究.分别用谱平面光学滤波法和主动零差光纤干涉法对敏感元件进行了测试,并与有限元模拟计算的结果进行了比较,结果接近.并将后者制作成一种MEMS的微结构测试系统.通过对测试方法的研究,我们得到了一些对敏感元件的设计和评估有重要指导作用的动态参数,也得到了一种有效的MEMS微结构动态测试方法.