1 浙江工业大学光学与光电子研究中心, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学生物与医学物理信息技术协同创新中心, 浙江 杭州 310023浙江工业大学理学院, 浙江 杭州 310023
根据显微镜照明系统的特点，设计了一款适用于裂隙灯显微镜的科勒照明系统，以实现对眼球的照明与检测。将照明系统分为集光镜与聚光镜两部分，集光镜选用三片式结构，聚光镜选用双胶合结构；根据显微镜照明系统要求，利用最小球差公式求解得到集光镜的初始结构，并用光学设计软件Zemax进行优化设计；将聚光镜添加到光路中，进行整体优化，利用TracePro软件对接收面的光照均匀度进行模拟仿真。整个科勒照明光路总长280 mm，可变光阑面距离集光镜20 mm，距离聚光镜142 mm，工作距离95 mm，接收面光照度在水平方向上均匀度达到93.9%，在垂轴方向上达到92.5%，光斑边缘光滑，清晰分明。该照明系统整体结构简单，其性能很好地满足了整机要求。
光学设计 科勒照明 显微镜 集光镜 聚光镜 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 112202
1 浙江工业大学光学与光电子研究中心, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学生物与医学物理信息技术协同创新中心, 浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学理学院, 浙江 杭州 310023
4 浙江工业大学计算机科学与技术学院, 浙江 杭州 310023
为实现角膜地形图仪中实时图像检测, 找到一种图像清晰度评价函数对实时角膜图像进行快速、稳定、精确的判别至关重要。基于角膜地形图仪中光学成像系统, 分析系统离焦对图像清晰度的影响, 并提出一种关于图像清晰度的评价方法。该方法选择拉普拉斯函数作为全局图像粗调的评判参数, 通过霍夫圆变换及亚像素边缘检测来确定图像的中心点, 并采用Sobel算子与Canny算子相结合的边缘检测方法根据中心点找出最清晰边缘, 从而实时获得最清晰的角膜图像。实验表明, 该方法具有很好的稳定性和抗噪性, 能够准确、有效地评价角膜图像的清晰度, 可用于角膜地形图仪中实时图像的精准检测。
成像系统 实时图像检测 角膜地形图仪 图像清晰度评价方法 边缘检测方法
1 浙江工业大学理学院, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学计算机学院, 浙江 杭州 310023
为实现基于Placido盘的角膜地形图仪中图像的有效采集, 根据人眼角膜的特点以及所选用的CCD面阵参数, 设计了一套对称式消色差物镜及准直照明透镜系统。利用初级像差理论及PW法计算成像镜头的初始结构, 根据近轴光线追迹公式计算准直照明透镜参数, 利用Zemax光学软件进行系统优化。成像镜头结构由2组4片镜片组成, 有效焦距为20 mm, 后工作距离为19.2 mm, 相对孔径为1/3, 全视场角为8°, 光学总长控制在20 mm以内。在镜头分辨率66 lp·mm－1处, 所有视场的调制传递函数值均大于0.3, 全视场畸变量小于0.5%。该系统具有整体结构简单、紧凑、易加工、成本低、成像质量好等特点, 其性能很好地满足了整机的要求。
光学设计 对称式消色差物镜 像差理论 角膜地形图仪 光学学报
2016, 36(12): 1222001
1 杭州市质量技术监督检测院,浙江 杭州 310019
2 浙江工业大学,浙江 杭州 310023
渐进多焦点镜片可为佩戴者提供自远点到近点全程、连续的清晰视觉。检测仪器由光源、聚焦镜、CCD、镜片夹具和转动装置等构成,用于检测渐变镜片视远区、视近区、渐变区的度数变化。提出了仪器装置的总体设计方案,通过CCD采集图像,经过后续处理可以得到镜片的屈光度分布图。结果表明,该仪器操作方便可行。
渐进多焦点镜片 屈光度 progressive addition power CCD CCD
采用双光路检测配置条件,结合 Mie 氏理论,运用斯托克斯矢量形式,以烟雾模拟特定气溶胶环境,探究偏振光经过不同烟雾环境的传输变化情况。考虑到大气气溶胶成分、质量浓度和颗粒大小以及光源的波长和偏振态等多因素的影响,主要在气溶胶质量浓度和光源配置方面进行研究。实验结果表明,不同烟雾质量浓度时,水平线偏振光的偏振特性基本不改变,右旋偏振光和45°线偏振光退偏程度随烟雾质量浓度的增加而增加,460 nm和556 nm波长的偏振光在变化趋势上保持一致。
偏振态 斯托克斯矢量 气溶胶 polarization state Stokes vector aerosol
1 浙江工业大学 理学院应用物理系, 浙江 杭州 310023
2 杭州博源光电科技有限公司, 浙江 杭州 310023
基于全息光学理论分析了全息光学元件的高斯成像性质, 包括光焦度、成像位置、衍射效率以及作为光纤光谱仪光栅元件的可行性, 并以全息光栅的成像理论以及光谱仪工作原理为基础, 设计了光谱仪器光学系统的各个参数, 通过Zemax软件的仿真、像质评价及优化, 得出最终的参数和模拟结果。所使用的全息光栅记录波长为575 nm, 记录光束之间的夹角为10°, 一束为平面波, 一束为球面波, 焦距40 mm,使用+1级衍射光, 光栅孔径为10 mm。光谱仪的工作波长范围为400 nm～800 nm, 体积140 mm*30 mm*40 mm, 谱面展宽29.1 mm。通过在光学平台上搭建光路, 利用已研发完成的电路系统及光谱仪软件, 针对汞灯光谱进行了试验, 光谱分辨率优于8 nm, 测量得到的汞灯光谱与标准汞灯光谱一致, 表明了所设计的基于全息元件的光纤光谱仪光学系统是可行的。
全息光学元件 光纤光谱仪 Zemax仿真 光学设计 holographic optical elements fiber spectrometer Zemax simulation optical design
1 浙江工业大学 理学院, 浙江 杭州 310023
2 浙江省能源与核技术应用研究院, 浙江 杭州 310012
采用脉冲和直流两种驱动模式分别驱动同一批次的白光LED灯珠,对比分析了在“视觉亮度”一致时两种情况下的光色电性能,并研究了人眼视觉惰性对白光LED性能的影响。研究发现,在低脉冲占空比下,脉冲驱动LED的电流和发光效率比直流驱动的低,并且随着占空比的增加,两者的差值逐渐减小并趋于相等;当脉冲占空比高于70%时,两者驱动电流的差值增加,而脉冲驱动的发光效率却高于直流驱动的发光效率。此外,相比直流驱动,高脉冲电流驱动下的LED的发光更接近等能白光,进而增强了人眼对LED发光亮度的刺激响应,有效地提高了人眼的“视觉亮度”。
脉冲驱动 视觉亮度 光效 色纯度 pulse circuit drive visual inertia luminous efficiency color purity
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Department of Physics, Huzhou University, Huzhou 313000, China
3 Department of Applied Physics, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
A quasi-Bessel beam (QBB) is suitable for laser ablation because it possesses a micrometer-sized focal spot and long depth of focus simultaneously. In this paper, the characterizations of QBBs formed by the ideal axicon and oblate-tip axicon are described. Strong on-axis intensity oscillations occur due to interference between the QBB and the refracted beam by the oblate tip. Using the axicon for laser ablation was theoretically investigated. Simple analytical formulas can be used to predict the required laser parameters, including the laser pulse energy, the generated fluence distributions, and the beam diameters.
Laser beam characterization Laser beam shaping Laser materials processing Photonics Research
2014, 2(3): 03000082
当前高面质比空间碎片对在轨航天器及载人航天活动的威胁与日俱增，针对高面质比空间碎片轨道漂移造成编目识别困难，提出利用碎片表面材料的光谱特性识别高面质比空间碎片。该方法对空间碎片图像预处理，修正其大气消光和望远镜光学系统的影响，抽取碎片光谱曲线，将实测光谱曲线与样本材料进行比对，分析两者光谱曲线特性，识别高面质比空间碎片表面材料。低色散光谱观测数据表明：该方法对于铝、白漆单一表面材料为主的卫星和火箭箭体等高面质比空间碎片具有较高的准确性，其相关系数大于 0.9。
高面质比 空间碎片 表面材料 光谱特性 high area-to-mass space debris surface material spectral characteristics
为了降低眼球的自动调节功能对屈光度测量的影响, 建立了敞开视窗型自然验光仪光学系统。对该系统的光学成像特性、屈光度测量方法等进行研究, 提出了一种通过测量眼底反射像环的厚度来验光的方法（简称环厚法）, 同时还设计了一组适合环厚法的调焦光路来实现。首先, 介绍了敞开视窗型自然验光仪的光路结构及工作原理。接着, 通过理论分析得出屈光度与远点距之间的关系, 并提出环厚法用于测量远点距。然后, 在 Zemax软件中建立相应的光学模型进行仿真测试, 最后, 通过搭建相应的光学系统对九种模拟眼进行实验测量。实验结果表明: 九种模拟眼测量的相对误差控制在 7%以内。该光学系统具备结构紧凑、成本低、准确、稳定可靠等特点, 能够满足屈光度测量的要求。
视觉光学 自然验光仪 环厚法 屈光度 visual optics natural refractor ring thick method diopter Zemax Zemax Matlab Matlab
