1 清华大学精密仪器系，北京 100084
2 清华大学清华－富士康纳米科技研究中心，北京 100084
将衍射结构视为折射率无限大的薄透镜，研究了衍射透镜高折射率表示的折衍混合复消色差望远物镜设计的PWC方法；设计了焦距为2000mm、相对孔径为1／15的双片型折衍混合复消色差望远物镜，并与常规三片型纯折射复消色差望远物镜进行了比较，结果表明双片型折衍混合复消色差望远物镜具有更好的二级光谱校正能力，色球差更小，因此具有更好的成像质量．
光学设计 复消色差望远物镜 折－衍混合系统 高折射率方法 Optical design Apochromatic telescopic objective Hybrid refractive-diffractive system Ultrahigh index method
1 清华大学精密仪器系, 北京 100084
2 清华大学清华-富士康纳米科技研究中心,北京 100084
为了形成与中国传统光学设计体系相街接的折衍混合光学设计的理论和方法，研究了PWC表示的折衍混合薄透镜系统初级像差理论，建立了赛德尔像差和数与P、W、C的函数关系，以及∞、∞、∞与衍射透镜结构的函数关系。采用PWC表示的初级像差理论和高折射率设计方法，获得了折衍混合消色差李斯特型中倍显微物镜的初始结构，结果表明其赛德尔像差和数的理论值与设计值相吻合，从而验证了折衍混合光学系统PWC表示的初级像差理论和高折射率设计方法。优化设计结果与传统李斯特型物镜相比较，具有更长的工作距，且像质显著提高，由于前组为单片塑料透镜，有利于批量生产。
光学设计 折衍混合系统 PWC方法 初级像差 显微物镜 消色差
将两块漫射板分别置于输入面的两侧，使物光和参考光同光轴，可以使体全息存储傅里叶变换光学系统更为紧凑。然而，在这种全息存储光学系统中，物光和参考光的总数值孔径较物光数值孔径大很多。分析这种体全息存储光学系统物光和参考光光路的设计要求和光学参量的确定；采用多重结构方法对物光正向光路、逆向光路和参考光光路同时优化设计，实现对物光光路二对物像共扼位置控制像差，并满足参考光光路的要求；给出前后组焦距分别为33 mm和30 mm的物光和参考光同光轴，前工作距为30 mm，物光和参考光总数值孔径为0.53的全息存储光学系统的设计结果。系统的波像差小于0.071λ，达到衍射极限。
光学设计 傅里叶变换透镜 多重结构优化 体全息存储
双目立体视觉是光学被动三维测量的主要方法。为了快速、准确地寻找对应点,通常要将立体图像对进行校正,消除垂直视差。提出了一种无需标定相机的立体图像对校正方法。该方法从基本矩阵计算初始透视投影、旋转和竖直平移变换矩阵,然后以对应点坐标为基础对这些变换矩阵进行优化计算,从而有效地避免了优化计算的局部最小值,而且不过分依赖基本矩阵的计算精度。通过对提出的方法和完全基于基本矩阵的图像校正方法以及无需基本矩阵计算的图像校正方法进行实验比较,结果表明提出的方法图像校正速度快,能有效地消除垂直视差,而产生的图像变形较小。
计算机视觉 图像校正 立体图像对 投影校正 基本矩阵
提出了一种基于透视成像模型的柱面场景无畸变的折反射全景成像系统设计方法,该方法利用系统柱面场景无畸变成像要求和视场角确定反射镜面形.根据这一方法设计制作了高次旋转对称非球面反射镜,并用该反射镜和CCD摄像头建立了全景成像系统,实现了对360°柱面场景的无畸变成像.
折反射式光学系统 全景成像 空间无畸变
基于透视成像模型,建立了一套较完整的水平场景无畸变的折反射全景成像系统设计方法,分析了该系统的近似透视成像性质;设计制作了特殊面形反射镜,建立了水平场景无畸变的折反射全景成像系统,给出了实验图像,并与双曲面折反射全景成像系统的实景图像和透视全景图像进行了比较。
光学设计 空间无畸变 折反射系统 全景成像
给出了双曲面折反射全景成像系统的设计方法,推导了系统的逆投影计算公式,建立了虚拟像面内透视全景图像与实际像平面内全景图像的坐标映射关系,为全景视频图像的处理提供了必要的模型和计算方法。提出了全景成像系统设计方法,研制出双曲面反射镜,建立了双曲面折反射全景成像系统。
应用光学 全景成像系统 双曲面反射镜 折反射系统
