1 云南师范大学物理与电子信息学院，云南 昆明 650500
2 云南省光电信息与技术重点实验室，云南 昆明 650500
设计并制备了一种具有较大变倍比及较高成像质量的充液式连续变焦微型柱透镜系统。该系统由埋入聚二甲基硅氧烷基片的两片对称弯月柱透镜及一片双凸柱透镜构成：两弯月柱透镜边缘位置胶合形成空腔，改变注入其中的液体折射率，可实现柱透镜系统的连续变焦；双凸柱透镜的优化设计可控制柱透镜系统整个变焦范围内的像差。当柱透镜系统中注入的液体折射率由1.3330变化到1.5530时，可实现系统后焦距由52.292~4.972 mm的连续平滑变化。整个变焦范围内，柱透镜系统径向弥散斑均方根半径始终小于5 μm，接近衍射极限。对柱透镜系统的可能公差进行了详细分析，证实了该设计的可行性，并完成了透镜系统的加工制备及后焦距、调制传递函数曲线的测量。该变焦系统具有变倍比高、体积小、结构简单稳定、成像质量高等优势，可用于集成化的微型设备中。
光学设计与制备 变焦系统 液体柱透镜 成像质量 光学学报
2023, 43(14): 1422004
1 沈阳理工大学 装备工程学院, 沈阳 110159
2 沈阳理工大学 机械工程学院, 沈阳 110159
提出一种新型可变焦非球面人工复眼结构,该结构将曲面复眼划分为三个扇形区域, 不同区域内的微透镜焦距不同, 使得人工复眼能够在一定范围内实现焦距调节.通过计算及仿真分析, 对各级微透镜结构进行非球面优化, 优化后各级微透镜的球差值为优化前的1/1000, 提高了曲面复眼的边缘成像质量.采用模压成型工艺制备得到子眼个数为61,基底直径为8.66 mm的变焦距非球面人工复眼样品, 并标定各子眼的相互位置, 建立多个子眼同时识别目标的定位数学模型.搭建了人工复眼成像性能测试及目标定位测试平台进行实验验证, 实验表明人工复眼相机能够捕获清晰的圆形和十字型光斑图像, 各扇形区域内采集的图像尺寸不同, 能够实现一定范围内变焦成像.通过多个微透镜捕捉目标,利用入射角度与像点重心之间的关系解出目标点坐标, 实验结果的定位误差值在10%以内.
光学设计与制备 仿生复眼 变焦距 非球面 视觉模型 机器视觉 目标定位 Optical design and fabrication Artificial compound eye Zoom Aspheric Vision models Machine vision Target positioning 光子学报
2018, 47(10): 1022001
1 西南交通大学 机械工程学院 机电测控系, 成都 610000
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
针对大视场目标探测提出了一种基于人工复眼大视场定位方法.通过分析子眼视场角与总视场角之间的关系, 并结合多目视觉定位对子眼排布方式的要求, 研究了包含多个子眼的人工复眼结构设计方法.通过分析子眼图像与三维空间映射关系, 对二维图像进行裁剪并映射于三维立体空间, 实现了二维子眼图像在三维空间的大视场拼接.利用子眼图像坐标、空间三维坐标及系统参数间的关系, 建立了空间点多目定位数学模型, 并编制目标定位算法.制备了包含19个子眼可实现120°大视场角的样机, 通过张正友标定法获得系统参数, 并进行目标定位实验.实验结果表明, 使用设计的人工复眼大视场成像系统对5.35m处目标进行探测, 定位误差为0.19%.
光学设计与制备 三维定位 机器视觉 图像处理 多通道成像 复眼 大视场 Optical design and fabrication Orientation Machine vision Image processing Multiple imaging Compound eye Large field of view
提出了以高分辨率、小视场的子眼镜头为中心, 曲面阵列化排布多个分辨率较低、视场大的边缘阵列子眼镜头的人工仿生复眼的结构形式.基于物方视场空间应该保证无缝拼接并尽量缩小重合区域的原则, 分析并得到子眼镜头在X方向和Y方向上视场角与复眼系统总体视场角的数学关系式,推导出了边缘阵列子眼镜头的周期阵列数n的数学模型, 确定了子眼镜头在曲面上的阵列排布方式.依据曲面阵列排布形式设计了子眼镜头曲面固定本体, 提出了利用自带光源的自准直经纬仪及计算机图像处理技术的装调方法.在实际装配和调整过程中, 完成了中心子眼镜头和边缘第一阵列子眼镜头的安装, 利用该系统采集图像数据, 结果表明: 物方视场空间的实际重合区域与理论设计一致.
仿生复眼 成像系统 视场拼接 装调 结构设计 曲面阵列 光学设计与制备 Bionic compound eye Image system Field stitching Alignment Structure design Curved surface array Optical design and fabricatio 光子学报
2014, 43(11): 1122001
1 四川大学 物理科学与技术学院 微电子学系，成都 610064
2 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 401122
针对多维子眼成像通道曲面排布组成的大视场复眼结构，提出了一种切割-旋转-映射的图像处理算法来实现多通道图像的大视场拼接.通过确定复眼结构的排布特征，分析了各成像通道捕获的子眼图像之间的相互关系，去除相邻子眼图像之间的冗余部分，并运用几何光学及成像光学原理，研究了子眼图像与三维映射空间之间的关系，从而实现了二维子眼图像在三维空间的大视场拼接.实验制备了包含37个镜头且视场角可达118°的人工复眼结构，并运用提出的图像处理算法处理制备的复眼结构捕获的子眼图像.结果表明：算法处理图像过程中不损失图像的分辨率，可以有效地实现多通道图像的大视场拼接，且获得的图像可视性强，满足实用化要求，可进一步推进曲面复眼成像系统的应用.
多通道成像 复眼 大视场 图像处理 机器视觉 阵列化 光学设计与制备 Multiple imaging Compound eye Large field of view Image processing Machine vision Arrays Optical design and fabrication
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800
2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039
Design and preparation of frequency doubling antireflection coating with different thicknesses of interlayer were investigated for LiB3O5 (LBO) substrate. The design was based on the vector method. The thickness of the inserted SiO2 interlayer could be changed in a wide range for the four-layer design with two zeros at 1064 and 532 nm. The coatings without any interlayer and with 0.1 quarter-wave (QW), 0.3 QW, 0.5 QW SiO2 interlayer were deposited respectively on LBO by using electron beam evaporation technique. All the prepared coatings with SiO2 interlayer indicated satisfying optical behavior. This expanded our option for the thickness of an interlayer when coating on LBO substrate. The prepared films with SiO2 interlayer showed better adhesion than that without any interlayer. The thickness of the interlayer affected the adhesion, the adhesion for the coating with 0.5 QW SiO2 interlayer was not as good as the other two.
光学设计和制备 光学薄膜 非线性光学材料 附着强度 220.0220 Optical design and fabrication 310.6860 Thin films, optical properties 160.4330 Nonlinear optical materials Chinese Optics Letters
2007, 5(1): 60
