1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430000
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430000
光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点, 逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜, 该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点, 从而能提高对光片厚度的适应性, 减少杂散光干扰, 增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列, 参考CMOS传感器像素尺寸调节, 提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm, 数值孔径为0.7, 放大倍率为40x, 工作距离为0.4mm, 性能指标均满足国家标准。
应用光学 显微镜物镜 光片 光阑结构 微透镜阵列 applied optics microscope objectives light sheet diaphragm structure microlens-arrays
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学 鄂州工业技术研究院, 湖北 鄂州 436044
为了降低光学气体浓度传感器的制造成本, 利用 Zemax 光学设计软件设计并优化了一种适用于热光源的米级光程红外气体吸收池结构。结构由两个准直、聚焦光线的抛物面反射镜和五个用于增加光程的平面镜构成。仿真结果表明, 气体吸收池由于几何结构导致的光功率损耗仅为1%, 其光程达到了1049.75mm, 对比传统透镜结构的气体吸收池, 此结构具有体积小、光程长、损耗率低以及拓展性强等特点, 可应用于构建低成本、亚PPM级红外气体传感器。
光学设计 气体吸收池 反射式结构 气体浓度检测 optical design gas absorption cavity Zemax Zemax reflective structure gas concentration detection
华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北武汉 430074
利用 Zemax光学设计软件设计了一款适用于家用小型汽车前照远光灯的汽车反光杯。针对国标 GB 7258—2017《机动车运行安全技术条件》性能要求, 对普通的汽车反光杯采取结构改良等优化措施, 使其二次配光效果更好, 中央光斑进一步集中, 视觉效果更加柔和。仿真结果表明: 系统有效作用距离为 150 m, 10 m处中央光斑平均光照强度为 4 552 lx, 出光角为.10°～+10°。各项主要性能指标均达到国家最新标准, 在不增加工业生产成本的前提下, 具有适应未来批量 3D打印生产模式的潜力。
光学设计 前照远光灯 微结构 棱状面反光杯 组合反光杯 optical design front-illuminated high beam micro-structure prismatic reflector combined reflector
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 材料科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学 机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
为了解决三维测量仪器的小型化问题,设计了一种数字投影结构光三维测量仪光路结构,并用Zemax软件进行了性能优化。该结构分为投影光路和照相光路,投影镜头采用反远距结构,由5片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.35。照相镜头采用双高斯结构,由6片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.12。两镜头口径均小于14 mm,长度小于40 mm,像面照度均大于90%,可以对80~120 mm远的物体进行测量。投影图像像素密度为1 028×768,相机拍摄图像像素密度为1 280×960,在工作距离100 mm处可以测量28 mm×21 mm的表面。镜头全部采用球面透镜。该结构具有测量精度高、成本低、加工容易、体积小等优点。
光学设计 三维测量仪 反远距结构 双高斯结构 optical design 3D measurement instrument Zemax Zemax structure of retro focus lens structure of double Gauss lenses
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
介绍了激光接收和彩色电视共窗口的多波段光谱融合技术。采用一个焦距为20～450 mm的连续变焦距镜头(视场角在13.68°×10.26°～0.61°×0.46°内连续变化), 在会聚光或平行光的条件下, 采用立方棱镜或平板玻璃分光, 分别进行了对比试验。结果显示, 使用会聚光下的立方棱镜分光, 在大视场13.68°×10.26°的情况下, 光线入射角最大, 色偏移严重, 图像颜色严重失真。随着视场角的减小, 光线入射角减小, 图像颜色失真程度逐渐减小, 越接近小视场0.61°×0.46°, 图像颜色失真现象基本消失; 而使用平板玻璃对平行光分光的条件下分光, 连续变焦距镜头在整个视场范围内, 不仅光学像差满足要求, 同时解决了棱镜分光的色偏移问题, 图像颜色正常, 在空间尺寸苛刻的情况下, 彩色电视光学系统MTF在108 lp/mm时达到了0.3, 设计结果满足工程应用要求。
分光镜 多波段光谱 共窗口融合 色偏移 像差 spectroscope multi-band spectrum confocal-window fusion color deviation image deviation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
航空相机的光学系统决定相机的外形尺寸,针对一个25 倍航空变焦镜头的光学设计指标要求,进行小型化设计。为缩短筒长,采用负组补偿偏离物像交换变焦结构,缩短变倍补偿系统各组元焦距,增加前固定组和变倍组间距的设计方案,通过解初级像差方程求得初始结构,依据像差理论,利用ZEMAX 自动设计软件进行像差校正平衡。设计结果表明,该系统可以实现20～500 mm 的连续变焦,筒长只有198 mm,中心视场传递函数值大于0.4,0.7 视场传递函数值大于0.2。
变焦镜头 像差理论 光学设计 航空相机 zoom lens aberration theory optical design aerial cameras
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 长春工业大学 计算机科学与工程学院,吉林 长春 130012
为了解决机载环境下交流B 码信号中的噪声和畸变问题,提高解码的精度和稳定性,设计了中心频率在1 kHz的带通滤波器对IRIG-B码信号进行滤波;然后,针对滤波后所引入的相位差设计了一个数字补偿电路,对1 PPS信号进行相位校准,消除相位误差。实验结果表明:滤波有效地抑制了信号中的噪声,还将失真的信号还原成真实的信号,无用的频率信号以-34 dB/十倍频率的水平得到抑制;经过数字相位补偿后,不仅消除了由于滤波所引入的相位差,而且消除了由于过零器的过零精度等所引入的相位差, 1 PPS准时点的精度由文献[1]的优于 10 μs提高到了优于3 μs。该设计满足机载环境下交流时间码的解码要求,消除了噪声的干扰和信号的失真,提高了解码的精度和稳定性。
机载设备 IRIG-B(AC)码 滤波 相位补偿 airborne equipment IRIG-B (AC) code filtering phase compensation
1 华中科技大学光电子工程系,湖北,武汉,430074
2 华中科技大学武昌分校2系,湖北,武汉,430074
介绍了光纤电压传感器的工作原理,研究了光纤电压传感器的信号接收与处理电路部分,设计并测试了放大滤波电路、模数转换及单片机的信号处理电路,对高压测量中的误差来源进行了分析.
光纤电压传感器 放大滤波 信号处理
通过双波耦合实验证明在一种新的有机聚合物光折变材料中双波耦合增益系数超过吸收系数。105 μm厚的样品衍射效率可达到86%,光栅形成的响应时间达到100 ms量级,双波耦合增益系数超过了200 cm-1[1]。并引入了一种新的方法分析了其光折变机理。
有机材料 光折变 光导聚合物
