1 中国科学院高能物理研究所北京 100049
2 散裂中子源科学中心东莞 523803
六极铁作为高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）储存环八铁单元的重要部件之一，其技术工艺较为复杂，对加工精度和中心引出精度要求都很高。本文对HEPS六极铁的机械中心引出标定方案进行了研究，利用极缝偏差角对常规标定坐标系进行旋转，使三个极缝面更接近理论位置，从而减小磁铁主场斜分量；对每块磁铁进行两次机械中心标定，极缝间距的实测值与设计值的标准偏差在0.015 mm，坐标系旋转前后的基准点偏差标准值为0.09 mm，旋转角最大可达0.6 mrad。这种考虑极缝偏差角的建系方法可以提高标定的精度，能为实际工作中同类型、准直精度有相同要求的设备标定提供参考，有利于加速器装置的顺利安装，对加速器准直测量具有十分重要的意义。
六极铁中心标定 机械中心 坐标系旋转 准直精度 Sextupole center calibration Mechanical center Coordinate rotation Collimation accuracy
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100039
针对光路对接准直目标识别算法对双目标粘连状态无法判别的问题，提出了基于二进制大对象（Binary Large Object，BLOB）区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法。首先，对二值化图像进行数字形态学处理，计算全图各BLOB区域的面积、中心、轴长、区域、有效BLOB区域个数等信息。其次，对有效BLOB区域个数大于1的完全分离双目标准直图像，统计各BLOB区域中心分别为位于两个面积最大的BLOB区域内的BLOB数量，数量小的候选BLOB区域为主激光目标，数量大的候选BLOB区域为模拟光目标。然后，对于有效BLOB区域个数等于1的待识别图像，从左、右、上、下4个方向分别提取模板边缘图像的有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列，搜索有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列的最大相关系数对应的有效坐标序列。当4个方向的相关系数全部大于0.95时，待识别图像为模拟光目标；当4个方向的相关系数都小于0.95时，待识别图像为主激光目标；否则待识别图像为粘连图像。实验结果表明：提出的双光学目标识别算法，不仅能够识别完全分离的模拟光目标和主激光目标，误差小于3个像素，处理时间小于1 s，而且能够判别处于粘连状态的光学目标和单个独立的光学目标，满足光路对接准直图像识别算法对于自适应性、精度和效率的要求。
光路对接准直 BLOB区域 边缘特征分析 双光学目标识别 粘连图像识别 Optical path docking collimation BLOB region Edge feature analysis Dual optical target recognition Adhesion image recognition
为了扩展准直测量的应用领域，提高测量范围是最为有效的手段之一，因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题，提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法。该方法使用插值而并非构建成像模型，能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差，并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差。区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标，该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣。仿真对比实验结果表明该方法在4种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法，与传统的方法相比，标定的不确定度最大能够改善82.63%。样机标定实验结果表明，该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机，在搭建的真实样机上应用该标定方法后，样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级。
准直测量 鱼眼相机 标定 畸变矫正 collimation measurement fisheye camera calibration distortion correction 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230549
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 上海交通大学，IFSA协同创新中心，上海 200240
在光束传输控制中，反馈系统需要具有较高的角度分辨率，以达到自动准直的精度要求，此外还需要具备一定的角视场，以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案，在同一光学系统中实现了高精度和大视场两种角度分辨率的远场图像反馈系统。基于矩阵光学理论对远场图像反馈系统进行数值分析，给出了双焦透镜的等效传输矩阵，并分析了双焦透镜的角度分辨率和视场特性。设计并开展实验对基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案进行了性能演示，实验结果表明，高精度下的角度分辨率约为大视场下角度分辨率的6.9倍，与设计值（6.6倍）基本相符。
光学设计 高功率激光 自动准直 远场成像 矩阵光学
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
随着搭载平台技术的不断进步，对成像光谱系统的尺寸提出了更高的要求，轻量化、小型化成为成像光谱仪的重要发展方向。针对上述问题，本文设计了一种具有轻小型化特点的自准直型短波红外高光谱成像系统。通过对系统矢量形式的理论推导，得到满足高光谱分辨率、小尺寸要求的自准直系统的初始结构，并逐步进行优化。同时，在狭缝处引入一块平面反射镜，对望远系统进行折叠，避免狭缝与探测器干涉，并进一步压缩系统的尺寸。最终设计的成像光谱仪工作波段为1610~1640 nm，F数优于3，在奈奎斯特频率为 20 lp/mm 时，调制传递函数（MTF）均优于0.8，全视场均方根半径（RMS）均小于7 μm，光谱分辨率均优于0.1 nm。光学系统尺寸优于460 mm×150 mm×150 mm。本文研究为短波红外波段高光谱探测成像光谱仪实现轻量化、小型化设计提供了一定的理论基础。
光学设计 成像光谱仪 自准直 轻小型
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
应用双准直光束测量滚转角时，双准直光束夹角易受环境变化、机械形变等因素的干扰，严重影响测量精度。双准直光束测量滚转角对光斑位置敏感，而偏振测量滚转角取决于入射光的偏振态，受激光角漂的影响相对较小。因此，为提升长距离下五自由度测量中滚转角的误差测量精度，提出了一种基于偏振的双准直光束测量滚转角的自校准方法，在导轨的不同位置使用双准直光束和偏振分别测量接收端的滚转角姿态，计算出双准直光束夹角，进而校准双准直光束测量结果，提升测量精度。实验结果表明：在测量范围为0.75~2.00 m内，校准后滚转角测量误差减小88.97%，满足长距离实时滚转角测量对高精度、易装调的要求。
滚转角测量 双准直光束 偏振 自校准 长距离 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312002
强激光与粒子束
2023, 35(10): 106002
1 北方民族大学电气信息工程学院，宁夏 银川 750021
2 合肥工业大学机械工程学院，安徽 合肥 230009
尽可能地增大出射光强，提高光通量利用率，是准直照明系统二次光学设计的研究目标。分别针对纯折射型和全内反射型的准直照明系统，研究了光源参数对其照明性能的影响，从理论上推导了系统出射光强、光通量利用率与光源出射度和配光曲线指数之间关系的表达式，并进行了实验验证。研究结果表明，系统出射光强与光源出射度成正比。光源配光曲线指数较小时，相比纯折射型准直照明系统，全内反射型准直照明系统的光通量利用率更高、出射光强更大、照明范围更广；但当光源配光曲线指数较大时，纯折射型准直照明系统具有更大的出射光强和更优的光斑陡边性。该结论可为准直照明系统二次光学设计中光源参数与配光元件结构的匹配优化提供理论依据。
准直照明 二次光学设计 光源参数 出射光强 光通量利用率 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2122001
遵义市肿瘤临床医学中心 遵义市第一人民医院（遵义医科大学第三附属医院）放疗中心遵义 563099
研究动态调强放疗方式下多叶准直器角度改变对左侧全乳大分割放疗内侧、中间和外侧瘤床同期推量的剂量学影响。选取2018年01月至2023年01月间于遵义第一人民医院收治的左侧乳腺癌保乳术后行全乳大分割放疗瘤床同期推量患者60例，按瘤床位置分为内侧、中间和外侧3组，分别对比各组患者多叶准直器角度改变的放疗计划（标记为Plan-A）与多叶准直器角度为0°的原放疗计划（标记为Plan-O）的靶区、心肺剂量学参数差异。结果显示：3组患者的Plan-A较Plan-O，靶区处方覆盖（V处方（%））、适形度指数（Conformity Index，CI）和均匀性指数（Homogeneity Index，HI）均无显著差异；在内侧组采用Plan-A相较于Plan-O，左肺（V5、V10和Dmean）、心脏（V8和Dmean）和冠状动脉左前降支（LAD）（Dmax和Dmean）均降低，差异有统计学意义（p<0.05）；同时Plan-A较Plan-O，在中间和外侧组中仅外侧组LAD（Dmax和Dmean）明显减小（p<0.05），其余心肺受量参数均无显著差异。准直器角度改变对左侧全乳大分割放疗瘤床推量靶区剂量学参数无明显影响，但能使内侧组患者的心肺受量较原放疗计划明显减小，故对于左侧大分割单纯全乳放疗内侧瘤床制定放疗计划建议选择改变多叶准直器角度。
乳腺癌 多叶准直器 大分割放疗 瘤床位置 剂量学 Breast cancer Multi-leaf collimator Hypofractionated radiotherapy Tumor bed location Dosimetry 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040302
