摘要：随着光学技术以及现代医学的发展,人们对基于内窥镜的微创手术接受度日益提高,医生通过观察由内窥镜获取的病变组织图像进行诊断,因此其光学系统的成像质量至关重要。目前市场上大多数内窥镜图像清晰但细节不够锐利,该文基于Zemax设计了一款分辨率达到2k的内窥镜光学系统,使得最终成像质量更佳。通过提高物镜的相对孔径,并提供一种新的中继硬管棒镜模块及与之匹配的转接光学模块,其入瞳直径为0.6 mm,总长为388.7 mm,视场角为±37.5°,物距为26 mm时物方分辨率为32 lp/mm,物方角分辨力为17/c/(°)。考虑加工以及装配误差,进行公差分析后可知,设计的系统满足实际使用要求。

摘要：近年来,激光诱导液体微射流技术以其热损伤小、精度高、微创等优点,在无针注射、神经外科等医学领域得到了广泛应用。本团队设计了以10.6μm CO_(2)激光器为激光光源的微射流装置,并探究了CO_(2)激光诱导液体微射流特性与激光强度、激光焦点位置与硒化锌镜片距离D的关系。采用不同弹性模量的琼脂糖凝胶模型作为人体模拟组织,评估了10.6μm CO_(2)激光诱导液体微射流在组织选择性切割方面的可行性。结果显示,射流流速与激光强度、D成正相关,且微射流对不同弹性模量的生物组织具有高度选择性,表明其在精准去除肿瘤且保留高弹性模量组织的应用方面具有一定的潜在价值。

摘要：变焦光学系统不仅适用于照相、监控以及显微等日常生活中,还被广泛应用于航空航天及国防建设等领域。随着应用范围的扩大,对其性能指标的要求也越来越多,该文设计了一款15 mm~300 mm的宽光谱四组元连续变焦光学系统。该系统采用正组补偿结构实现了20×的光学变焦,工作在450 nm~900 nm光谱范围,工作温度范围为-40℃~60℃;采用了18片球面玻璃镜片,总长160 mm,最大口径66 mm,长焦F数优于5,系统结构紧凑,满足小型化要求。系统在可见光波段,中心视场的调制传递函数(modulation transfer function, MTF)>0.4@145 lp/mm,全视场MTF>0.2@145 lp/mm;在近红外波段,中心视场MTF>0.45@60 lp/mm,全视场MTF>0.2@60 lp/mm。从设计结果可以看出,该设计满足高性能指标要求,对于宽光谱、大变倍比、小型化的变焦光学系统设计具有一定的参考意义。

摘要：离轴反射系统具有不产生色差、无中心遮拦、结构紧凑等特点,但受其非对称结构影响,其视场常常为线视场。基于Zemax设计了一种大对称视场的离轴三反系统,视场为13°×13°,相对孔径为1/5,焦距为800 mm,波长为400 mm~1000 mm,主镜和三镜为自由曲面,次镜为二次曲面。设计结果表明:对称视场离轴三反系统的点列图直径均方根小于5μm,80%能量在一个像元内,光学传递函数接近衍射极限,各项指标满足应用要求。

摘要：为了满足信息化时代对高清鱼眼镜头的应用需求,利用CODE V和Zemax光学软件设计了一款匹配16 mm(1英寸)CCD的大孔径玻塑混合鱼眼镜头。该系统可在光谱为486 nm~656 nm以及850 nm范围内清晰成像,视场角为210°,F数2.0,焦距为4.1 mm,F-Theta畸变小于7%,边缘照度大于68%。常温下,该系统在奈奎斯特频率91 lp/mm处0.707视场MTF大于0.5,全视场MTF大于0.35。-40℃~+75℃状态下0.707视场MTF大于0.3,全视场MTF大于0.2,满足高低温环境下的使用要求。系统采用7片式玻塑混合的结构形式,具备大视场角、大靶面、大光圈等特征,可广泛应用于高清摄像、安防监控、工业生产等领域。

摘要：在高压电线运输电力过程中容易发生电晕放电现象,存在安全隐患,因此,进行电晕放电的检测十分必要。利用日盲紫外镜头进行电晕检测是检测手段之一。基于Zemax多重组态功能设计了一款大孔径宽光谱变焦镜头,目的是配合变焦范围为90 mm~165 mm变焦距紫外镜头应用,可在电晕放电信号检测时,全天候、快速准确找出损坏线路的位置。该镜头采用4组元、近对称结构型式,F数为1.4,可变焦范围在30 mm~55 mm,工作光谱波段为400 nm~850 nm,空间频率100 lp/mm处全视场MTF≥0.4,最大畸变≤±3%,均采用标准球面设计,系统总长为110 mm,适用于0.847 cm(1/3英寸)CCD,能较好地矫正各类像差,满足各零件基本加工工艺要求。

摘要：由于空间光环境的复杂性,抑制杂散光对保证空间相机成像性能尤其重要,该文针对宽光谱波段成像的空间探测相机光学系统进行杂散光分析和抑制优化设计。通过SOLIDWORKS和TracePro的无损式数据交互建立光机模型,并从光机材料的表面特性、机械结构、镜片透过率等多角度优化杂散光模型,再利用朗伯体光源分别对正反向进行光线追迹,然后结合光机模型的半剖图对系统关键表面进行重点取样分析。分析结果表明:优化后的光机系统在离轴角10.3°~15.4°内,点源透过率值与优化前的系统相比下降了66%~99.4%,在离轴角大于14.2°时点源透过率值接近10^(−4)量级,在离轴角18.4°处杂散光的点源透过率约为10^(−4)量级。最后通过鬼像实验,进一步证明了优化后的光机系统设计方法具有良好的杂散光抑制效果。

摘要：针对单个光电二极管接收器的倾斜问题和几何算法的不足,搭建了多光电二极管接收器的真实可见光定位场景,并采用基于接收信号强度的指纹定位技术及其常用的机器学习算法,实验研究了4种典型的机器学习算法的定位性能。结果发现:在二维定位时,K最近邻、极限学习机、随机森林和自适应增强的定位误差小于2 cm的概率分别为96.67%、48.57%、67.14%和15.24%;在三维定位时,K最近邻、极限学习机、随机森林和自适应增强的定位误差小于2 cm的概率分别为74.52%、38.81%、59.76%和6.43%。结果均表明,K最近邻的定位性能较佳。在此基础上,比较了发光二极管个数、光电二极管个数和发光二极管发射功率等因素对定位精度的影响。结果表明:发光二极管个数和光电二极管个数的增加均有效地降低了定位误差,发光二极管的发射功率为5 W时,已经实现了定位误差的收敛。该结果为发光二极管分布密度较低时可见光定位系统的设计提供新的理论支持与实际应用参考价值。

摘要：考虑旋光性设计制作了两个非共线型声光可调滤波器(AOTF),通过前后放置对信号光进行两次的级联滤波。调节前后两个AOTF所加的超声频率值,保证前后两个AOTF存在透射光谱的叠加区,从而实现光谱分辨率的提升及调控。实验结果表明,双滤波技术还可以有效抑制AOTF透射光谱的旁瓣效应,改善透射光谱的纯度。

摘要：日盲紫外光学探测器可以精准的接收到电晕放电产生的紫外辐射。利用Zemax软件设计了一款定焦日盲紫外光学系统,该系统由五片球面透镜构成,工作波段240~280 nm,匹配靶面直径18 mm的紫外像增强器,F数为2.5,焦距为50 mm,视场角为20.4°,光学总长为72 mm。调制传递函数在空间频率20 lp/mm处全视场均大于0.8,最大畸变小于0.5%。分析了系统在−20~60℃的离焦现象,计算了各温度下的热离焦量,采用被动式机械补偿的方法校正了由温度变化产生的热差。最后,通过蒙特卡洛分析模拟,对系统给出了合理的公差分配,分析结果表示系统加工装配后仍具有较好的成像质量。