基于成像球光强测量系统的光学设计

提出一种新的快速测量空间光强分布的方法,完成基于该方法测量系统的光学系统设计,并对光学系统的关键器件进行设计.利用Matlab编程和Solidworks三维建模得到自由曲面反射镜面型,Zemax光学软件设计优化得到双高斯物镜.光线追踪仿真软件LightTools对测量系统进行模拟仿真,验证系统的可行性,并对该构架下测量系统最小角分辨率和动态范围的关键性能指标进行分析.结果表明,设计的基于成像球的测量系统可实现空间光强分布测量.

基于点源成像的微球成像分辨能力仿真分析

基于微球透镜的显微成像技术具有方法简单、无需标记等优点,近年来受到了国内外众多研究者的关注。微球透镜成像系统参数变化将直接影响分辨能力,然而,目前缺乏此方面的仿真分析工作。因此,基于点源成像,提出了一种分析微球透镜成像分辨能力的方法,仿真分析了微球尺寸以及微球和点光源距离变化对成像分辨能力的影响。结果表明,成像分辨能力随微球尺寸的增大而下降,微球和点光源距离小于800 nm时,分辨能力随距离的增加呈下降趋势,当距离大于800 nm时,分辨能力不再发生明显变化。仿真结果对微球透镜显微成像实验具有指导意义,提出的方法为仿真分析微球成像分辨能力的研究工作提供了理论基础。

基于一体化微球物镜的超分辨成像系统

利用直径微米量级的透明微球与传统光学显微镜相结合,可以在白光下实现超分辨成像.目前大部分研究是将微球直接播撒到样品表面,由于微球位置的随机性和不连续性导致无法实现特定区域的完整成像,极大限制了该技术的使用范围.使用微探针或微悬臂黏附微球,通过三维位移台精确控制微球位置,一定程度上解决了上述问题,但是需要对微球位置进行精准操控.本文提出了一种结构稳定、参数可控、简单易用的基于一体化微球物镜的超分辨成像系统,对微球与物镜进行了一体化安装设计,通过设计侧视成像及位置反馈系统实现了对微球、物镜和样品三者之间距离的精准控制,结合通用的显微成像系统,实现了对可控特定区域的超分辨成像.该系统将普通显微物镜(40×,NA 0.6)的分辨能力提高了4.78倍,最高可以看到100 nm的样品特征.该一体化物镜可以搭配普通光学显微系统使用,实现超分辨成像,提高了微球超分辨技术的通用性,在亚衍射极限样品的超分辨成像方面具有广泛的应用价值.

我国研制成功光学成像新系统

我国科学家近日研制出了一套具有大视角、免对焦等先进功能的新型光学成像系统。这项名为“二元光学半球视场成像技术”的新成果原理与常规的光学系统成像原理不同，它将二元光学与半球成像系统结合，获得大视场凝视，不仅结构更加轻巧，而且不用调焦就能获得清晰图像。这一系统在空间光学、海洋光学等领域应用时，无需转动部件即可获得水平视场达170度的图像，并可自动消除大气、海水等因素造成的环境干扰，获得精确的目标捕获。

适用于大视场CME观测的侧面遮拦式外掩体设计

针对当前中国空间太阳观测任务中大视场日冕仪杂散光抑制需求,提出一种适用于大视场日冕物质抛射(CME)观测的日球层成像仪侧面遮拦式外掩体设计,通过在外掩体上设置多阶挡光环结构,对进入相机视场的衍射光进行抑制。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射理论,开展组件抑制能力仿真分析,并探索不同挡光环间距、挡光环阶数、挡光环后截距等参数对于组件性能的影响。通过搭建一种适用于微弱杂散信号的测试系统,应用微光探测器和微光照度计,从图像和数值方面对组件性能进行验证。研究结果表明,经优化后的侧面遮拦式外掩体在十万级洁净度条件下杂散光抑制水平优于10–9,能够满足大视场CME观测的杂散光抑制要求。

基于空间共线点的单光心反射折射摄像机标定

一条空间直线的单光心反射折射图像是一个二次曲线段,大多数利用直线进行单光心反射折射摄像机标定的方法都需要对直线的像进行二次曲线拟合,曲线拟合的精度严重影响着标定的精度.然而,一条空间直线的像仅占整个二次曲线的一小段,这使得曲线拟合的效果非常差.本文利用空间三个共线点的反射折射投影给出了摄像机内参数的一个非线性约束.当反射镜面为抛物面时,在主点已知的情况下,该约束变为线性约束.如其他参数已知,该约束变为关于有效焦距的多项式约束.由此,本文提出了三种不同条件下的标定算法,算法中无需对直线的像进行二次曲线拟合,无需场景的任何信息,标定精度较高.实验验证了算法的有效性.