基于遗传算法的非球面眼镜片设计

为降低眼镜片的像散和畸变,获得更好的视觉效果,采用多目标优化遗传算法设计非球面眼镜片。非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)随机生成多组前弯和非球面系数后,采用光线追迹计算像差大小,通过模拟自然选择的过程对参数进行优化,再结合实际生产情况确定最终的设计结果。通过仿真和加工测量的手段对−8 D(1 D=1 m^(−1))镜片的设计进行验证,所得的球镜光焦度分布情况与仿真结果一致。与球面透镜相比,所采用的方法可以显著降低非球面眼镜片的像散、畸变和边缘厚度。

负缩镜片设计方法对比

通过对比3种负缩透镜优化设计方法来选择易精密加工、质量减轻和佩戴美观的高度近视镜片。在相同的光学参数下,运用双三次样条插值法、高阶多项式和几何构造法设计了3组-10 m^(-1)的负缩镜片,对比了矢高和光焦度的分布,加工了设计的负缩镜片,比较了3种设计镜片的中心定焦区、最大厚度和边缘厚度。几何构造法镜片中心定焦区面积与双三次样条插值法相同,比高阶多项式大20.99%,最大厚度较高阶多项式法薄0.7%,比双三次样条插值法薄13.26%。同时,几何构造法边缘厚度较高阶多项式法薄80.3%,比双三次样条插值法薄92.42%;双三次样条插值法的中心光焦度与仿真结果的差值为0.06 m^(-1),几何构造法的差值为0.11 m^(-1),高阶多项式的差值为0.15 m^(-1)。几何构造法设计的镜片能够满足佩戴者的需求,亦适用于其他类型光学元件的设计。

权重函数对渐进镜片设计的影响

为了研究权重分布函数对镜片设计的影响,在构建最小化模型的基础上,使用样条插值方法对过渡区域权重函数进行处理,设计了三组连接高权重区域和低权重区域的过渡区域变化快慢不同的权重分布函数.根据不同的权重分布函数设计了相应的渐进多焦点自由曲面镜片,并进行了仿真、加工及评价.实验结果表明权重分布矩阵对镜片光学性能有影响,曲面的平均曲率和主曲率差的过渡区域权重变化越快,镜片的光学性能越优.因此,使用过渡区域较快变化的权重函数有利于降低镜片周边像散、优化镜片光焦度和散光分布.

基于曲率变化的内非球面镜片设计方法研究

探究在基于曲率变化的非球面镜片设计过程中,镜片中心到边缘的光焦度变化多项式和加光度大小对镜片光学性能的影响。分别利用四阶、六阶和八阶多项式实现非球面镜片从中心到边缘的光焦度变化,采用不同加光度对光焦度进行设计,对同种中心光度下不同多项式和不同加光度设计的非球面镜片进行仿真,分析其光焦度和散光分布图。仿真结果表明,不同的多项式阶数和加光度值对非球镜片的光焦度和周边像散分布有一定的影响;对比发现,对于不同光焦度的近视镜片采用合适的加光度并按照六阶多项式设计非球面镜片时,镜片的光学性能较好,且相对球面和Q-type非球面镜片,镜片的边缘厚度也实现得到了一定的减薄。

窄带LED照明的多光谱显微成像系统研究

在生物医学领域,为了降低成本,降低对高端器件的依赖,以及实现对无标记样本的光谱和结构等多维度图像分析的目的,基于窄带LED光源技术,自主研制了一套多通道LED照明的多光谱显微成像系统。本系统在420~680 nm范围内系统的光谱分辨率约为20 nm,空间分辨率优于2μm,在放大倍数为13倍时成像范围为520μm×416μm。为了验证系统在临床病理分析中的可行性,采集了小鼠皮肤鳞状细胞原位癌病变病理切片和正常皮肤组织病理切片的多光谱图像。从多光谱图像中可以清楚地观察结构,由图像序列中提取的光谱信息表明,癌变细胞核的反射率在可见光波段内与正常细胞核有明显差异,能有效区分两种细胞。这些实验结果表明,基于LED照明的多光谱显微成像系统有望替代传统昂贵、复杂的多光谱成像系统,并可在病理分析中发挥重要作用。