正弦型中频面形误差对光学传递函数的影响

中频面形误差(MSFSE)会导致光学系统发生小角度散射,影响系统性能。为了在光学设计和光学加工中制定合理的中频面形误差公差,就中频面形误差对光学系统调制传递函数(MTF)的影响进行了量化研究。在衍射受限条件下,推导出正弦型中频面形误差对光学系统MTF的影响的表达式并对其进行分析,然后通过光学设计软件仿真验证理论推导结果。假设光学系统光瞳上带有正弦型中频面形误差,对光瞳函数进行傅立叶变换,然后平方得到点扩散函数(PSF),再对PSF进行傅立叶变换得到光学系统的光学传递函数(OTF),对OTF取模,即可得到中频误差影响下的MTF表达式。将该式与衍射受限条件下无中频误差的光学系统MTF进行对比,得到中频误差对光学系统MTF的量化影响。理论计算结果表明:正弦型中频误差会使光学系统的MTF在不同空间频率处产生不同的损失,损失值随空间频率呈周期性变化;峰谷值(PV)分别为0.030μm、0.095μm、0.159μm和0.223μm的中频面形误差,导致的光学系统MTF的最大损失比例分别为0.89%、8.80%、23.48%和43.31%;随着中频误差PV的增加,MTF的损失值呈非线性快速增加。软件仿真结果与理论计算结果吻合。

电流体喷印电磁功能微阵列结构

提出一种基于电流体喷印技术的复合材料衬底电磁功能微阵列结构制造工艺方法。通过间距补偿工艺策略,降低复合材料衬底功能结构线宽尺寸误差的47.4%,有效提高了复合材料衬底喷印精度。系统分析了电流体喷印参数对功能结构质量的影响关系,实现复合材料衬底上多尺寸、多类型电磁功能微阵列结构的按需制造。确定了电磁功能微阵列结构的最优固化条件,得到线宽60μm金属结构电阻率为9.18×10^(-8)Ω·m。所制造的带阻型电磁功能微阵列结构在中心频率23.64 GHz处能够将电磁波有效抑制,透射系数为-42.89 dB,有效验证了电流体喷印技术制造电磁功能结构的能力与实现效果。

书写诗歌与铺设管道:永新光学企业文化及实践

宁波永新光学股份有限公司(简称“永新光学”)成立于1997年,主要从事光学显微镜和精密光学元组件的研发、生产和销售,是国家级高新技术企业、中国仪器仪表行业协会副理事长单位、光学仪器分会理事长单位和光学显微镜国家标准制定单位。1997-2022年,永新光学营业收入持续25年稳定增长(如图1所示)。

整合科技创新资源 激发新质生产力

Q:您理解的新质生产力是什么?在永新光学的实践中,新质生产力主要体现在哪些方面?A:我觉得,新质生产力就是整合科技创新资源的生产力。相比传统生产力,它更重视科技、人才等资源的创新和整合,更关注标准引领和高质量发展。作为一家国家级制造业单项冠军企业,我们积极整合科技创新资源,通过打造极致质量和标准引领,探索实践新质生产力。

光学显微镜机械结构设计探讨

由于人类肉眼的最佳解析力只能分辨相距0.2mm以上的两点,对于更微小的物体,便必须借助于显微镜,而光学显微镜更是应用作为广泛的显微镜种类之一。本文首先探讨了光学显微镜的基本知识,进而通过识别光学显微镜的类别,分别对其机械结构的设计进行了探讨,以期能够指导合理的应用。

书写诗歌与铺设管道:永新光学企业文化及实践

领导一家公司,管理者既需要书写诗歌,又需要铺设管道。前者指定义企业文化,包括确定使命、构造愿景和树立价值观,后者指在经营实践中落实文化,包括建立企业战略、关注工作效率和构建组织制度。书写诗歌与铺设管道需要同时进行,二者在持续而丰富的互动中帮助企业达成目标、完成使命,最终实现宏伟愿景。在永新光学的发展和变革过程中,正是通过打造富有活力的企业文化与建立卓越的经营管理能力,实现了二十余年的高速持续成长。

基于双弹光级联差频调制的波片参数测量研究

为了实现对波片快轴方位角和延迟量参数快速、高精度测试,提出了一种基于双弹光级联差频调制的波片参数测量方案。选用两个工作频率不相同的弹光调制器级联,构成偏振分析测量装置。波片的两个参数被加载到偏振分析装置的调制信号中,采用数字锁相技术同时提取调制信号的基频项和差频项,然后完成波片全部参数求解。按照原理分析,搭建了实验系统,并完成了系统初始偏移值定标,完成了632.8 nm的1/4波片,532 nm的1/4波片和1/2波片实验测量。实验结果表明,本文方案的快轴方位角测量最大偏差为0.2°,角度测量标准偏差为0.02°;波片的相位延迟量标准偏差优于5.64×10^(-4)rad,单点数据测量时间仅为200 ms。考虑到波片材料的双折射色散,根据检测激光波长下测量的相位延迟量,进一步计算出应用波长的波片延迟量。测量值与理论值最大偏差不超过1.17 nm,延迟精度优于λ/300。本文方案实现了高速、高精度和高灵敏的波片参数测量,可为波片加工测试和实验定标提供有效手段。

基于双弹光级联差频调制的应力双折射二维分布测量

为了实现对光学材料、光学元件的快速、高精度应力双折射测试评估分析,本文提出了一种基于双弹光级联差频调制的应力双折射二维分布测量方案。将两个工作在不同频率的弹光调制器级联,构成偏振测量装置。光学材料和元件的应力双折射延迟量和快轴方位角参数,被加载到偏振测量装置的调制信号中;采用数字锁相技术,提取调制信号的基频项和差频项,然后完成应力双折射延迟量和快轴方位角两个参数求解;按照原理分析,研制了测试系统,并完成了系统初始偏移值定标;采用波片进行了测量精度和重复性测试,并完成了BK7玻璃样品的应力双折射分布测量实验。实验结果表明,该系统的快轴测量重复性为0.01°,双折射延迟量测量重复性为0.02 nm,单数据点测量时间小于200 ms。本文方案实现了高速、高精度和高重复度的应力双折射测量,同时具备应力双折射二维分布测量能力,可为波片、玻璃或晶体等光学材料双折射测量分析和评估提供有效手段。

长焦镜头光学系统设计及无热化研究

为满足车载激光雷达接收光学系统在复杂环境实际应用中的温度适应性要求,本文基于一种将长焦镜头与线阵探测器相结合,通过局部图像级成像显著提高激光雷达系统探测分辨率的方案,设计了一款轻小型无热化的四片式全玻璃长焦镜头,研究了其在不同温度下的像面漂移。分析结果表明,所设计的长焦镜头在整个-40~100℃的温度范围内焦移量为0.021 mm,小于焦深0.074 mm,在30 lp/mm处各视场调制传递函数(MTF)均大于0.5,全视场内光斑半径在7μm以下,水平及垂直角分辨率为0.045°(H)×0.045°(V)。此长焦接收光学系统结构简单、成像质量高、环境适应性强,在车载激光雷达领域具有良好的应用前景。

视觉注意机制与边缘展宽衡量相结合的显微成像清晰度评价

为得到与主观评价一致的衡量方法,结合视觉注意机制与边缘展宽衡量,提出一种显微图像清晰度评价指标.根据不同空间位置的像素灰度差距特征,计算视觉注意索引图来模拟人眼视觉系统观察景物的特性,从而赋予不同区域与像素不同的权重,通过分割实现对潜在对焦区域的提取.利用边缘展宽方法衡量这些区域,以水平与竖直方向的平均边缘展宽作为最后的清晰度指标.设计主观实验与客观实验,并与其他客观方法对比,结果表明该方法能有效克服现有方法的缺陷,解决显微图像清晰度评价中的关键问题,实现与主观评价一致的显微图像客观评价.

手机版无线体视成像互动教学系统

手机版无线体视成像互动教学系统由多台体视显微成像系统、智能手机、无线路由器系统及相关软件共同组成,是专为实验教学研制的一套图像采集及互动教学系统。学生可以通过手机APP采集体视显微镜下实时观察到的图像,并拍照保存在手机相册中;教师可以通过电脑软件查看所有学生镜下动态图像,指导学生实验;师生间可以进行文件的无线传输,实时互动教学。系统已通过测试并投入实验教学使用,取得良好教学效果。

基于机器视觉的嵌入式定位冲孔系统设计

随着国内电子工业的快速发展以及集成电路的广泛应用,印制电路板(PCB)的各项精度要求越来越高。介绍了一种基于机器视觉的嵌入式定位冲孔系统的设计方案,该方案通过快速Hough变换算法进行图像圆心定位,采用S3C6410芯片为主控芯片控制数字视频解码芯片TVP5150对CCD摄像头进行图像数据采集及处理,最后驱动SH2024B2和SH2046M型步进电机定位与冲孔。经过现场整机测试,该机的各项性能指标均达到了预期设计目标。

基于局部窗口与极值的显微图像细节增强

光学显微成像中,光学物镜、电子成像等对显微图像质量的影响较大,容易形成退化,导致获取的显微图像细节不够清晰。结合数码显微成像的具体需求,提出一种后处理细节增强处理方法。分析了数码显微成像系统的退化过程,强调了光学退化等带来的模糊细节的效应。一方面,利用尺寸变化的双窗口,可以框定凸显不同尺寸的细节信息,实现局部信息的分析;另一方面,利用局部窗口内极大值与极小值分析,并与原图信息比对以获取细节图像。两者综合,最终实现细节的增强。测试实验表明,该方法能够很好地适用于数码显微成像系统,运行速度快,增强效果好。以视觉清晰度指标、灰度平均梯度与拉普拉斯算子和指标作衡量,增强后评价指标提升的平均百分比分别为20.9%、71.2%与81.8%。

结合多尺度分解和梯度绝对值算子的显微图像清晰度评价方法

针对显微图像自动对焦和成像系统质量评价问题,结合多尺度分解工具和梯度绝对值算子设计,提出了一种显微图像清晰度评价算法。采用非下采样剪切波分解,对输入的显微图像进行多尺度、多方向变换,得到一幅低频子带图像和若干幅高频子带图像。结合抗噪阈值设置,计算各子带图像的梯度绝对值算子和,利用图像清晰度变化对于低频和高频子带系数影响的差异,将高低频梯度绝对值算子的比值作为最终的显微图像清晰度评价数值。开展了仿真论证实验和实拍论证实验,实验结果表明,所提出的清晰度评价算法具有较好的单调性和抗噪特性,和几种经典的评价算法相比,本文方法得到的评价结果在灵敏度、稳定性和鲁棒性方面表现更为优异,具有很好的实际应用价值。

基于仿射重建和噪声散点直方图的图像噪声水平估计(英文)

结合信号仿射重建技术和图像噪声散点直方图,提出了一种图像噪声水平估计方法。首先,对于输入的噪声图像,采用基于分水岭的图像分割算法,将其分为若干像素均匀的图像块。采用仿射信号重建算法,实现无噪声的仿射图像信号和噪声余量图的分离和获取。从噪声余量图中计算获取各图像分块的噪声散粒点,每个散粒点表示各个图块的噪声标准差大小。随后,统计噪声散粒点直方图,进而确定最多散粒点分布的噪声强度区间。最终的图像噪声标准差估计值由该选择区间内的所有散粒点标准差均值计算得到。对比实验表明,算法能够进行准确可靠的图像噪声水平估计,对于细节和边缘丰富的图像效果优异。

基于仿射重建和噪声散点直方图的图像噪声水平估计

结合信号仿射重建技术和图像噪声散点直方图，提出了一种图像噪声水平估计方法。首先，对于输入的噪声图像，采用基于分水岭的图像分割算法，将其分为若干像素均匀的图像块。采用仿射信号重建算法，实现无噪声的仿射图像信号和噪声余量图的分离和获取。从噪声余量图中计算获取各图像分块的噪声散粒点，每个散粒点表示各个图块的噪声标准差大小。随后，统计噪声散粒点直方图，进而确定最多散粒点分布的噪声强度区间。最终的图像噪声标准差估计值由该选择区间内的所有散粒点标准差均值计算得到。对比实验表明，算法能够进行准确可靠的图像噪声水平估计，对于细节和边缘丰富的图像效果优异。

一种基于视频信号处理的显微镜自动聚焦方法

提出一种基于模拟图像视频信号处理的显微镜自动聚焦方法,直接截取图像的视频信号进行实时处理,得到正确聚焦与否的判据参数,实现自动聚焦,并给出了以视频信号的电平差分绝对值之和作为聚焦评价函数.该方法具有功耗低、聚焦快等特点.

化学氧化—沉淀法处理电镀废水工程实例

宁波永新光学股份有限公司采用化学氧化—沉淀法处理电镀废水,先用还原法分别对含铬废水和综合废水进行预处理,然后合流进入化学处理工序。实践证明,该方法技术成熟,运行费用较低,出水水质可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准。

基于并行计算的实时数字全息显微镜

为了实现实时数字全息显微观测,采用数字全息并行算法达到实时再现要求。首先根据设计的数字全息显微镜光路结构,充分利用图像传感器空间带宽积,通过实时记录方案采集全息图、物光强及参考光强以消除0级;然后通过设计的并行再现软件,将采集到的图像均匀分割为4个区域,交由4个进程分别同时计算,每个进程实现对应区域的全息图再现后,将每个再现结果再均分成4个区域,并将对应区域重新组合成4组数据交由4个进程分别同时进行叠加,计算相位及强度;最后将4个进程计算得到的相位、强度重新拼接成完整的再现强度及相位图。结果表明,系统的数据采集和图像再现速度达到了18frame/s。该设计系统实现了实时全息显微观测。

显微数字全息图相位的滤波法提取

显微数字全息的关键技术之一是其相位信息的提取。通过分析显微数字全息图的空间频谱特点,提出了一种新的相位提取方法。将数字全息图频谱进行搬移,使物光频谱中心移到频域坐标原点;设计有限脉冲响应(FIR)数字滤波器滤出物光频谱;求解滤波后信号的辐角得到全息图相位。对设计的实验系统进行了验证,实验结果表明采用提出的方法提取显微数字全息相位,完全可行,效果良好。