新型大视场消杂光眼底相机光学系统的设计_杨加强
光学相干断层扫描在眼底疾病诊断中的应用研究毕业论文
光学相干断层扫描在眼底疾病诊断中的应用研究毕业论文光学相干断层扫描(OCT)是一种基于光学原理的非侵入性成像技术,通过测量反射和散射光的干涉来获取生物组织的高分辨率断层图像。
本文旨在研究和探讨光学相干断层扫描在眼底疾病诊断中的应用。
1. 简介眼底疾病是指影响眼球后部结构及其功能的各种疾病,如黄斑变性、青光眼等。
传统的眼底检查方法如眼底照相和病理检查存在一定的局限性,无法提供高分辨率的图像以准确诊断疾病。
而光学相干断层扫描技术通过其高分辨率和无损伤的特点,被广泛应用于眼底疾病的早期诊断和治疗。
2. 光学相干断层扫描技术的原理光学相干断层扫描技术利用低相干光源发出的光束,通过与所测物体的反射和散射光发生干涉,形成一种称为“干涉图”的光谱信号。
通过对光谱信号的处理和分析,可以获得高分辨率的断层图像。
光学相干断层扫描技术具有高分辨率、无损伤、非接触等优势,成为眼底疾病诊断的重要手段。
3. 光学相干断层扫描技术在黄斑变性诊断中的应用研究黄斑变性是一种导致中央视觉丧失的眼底疾病,早期诊断对于治疗和预防进展至关重要。
研究表明,利用光学相干断层扫描技术可以实时观察黄斑区域的解剖和病理变化,提供高分辨率的图像作为早期诊断的依据。
此外,光学相干断层扫描技术还可以评估黄斑区域的厚度和血管密度变化,有助于监测疾病的进展和治疗效果的评估。
因此,光学相干断层扫描技术在黄斑变性的诊断和监测中具有重要的应用价值。
4. 光学相干断层扫描技术在青光眼诊断中的应用研究青光眼是一种常见的眼底疾病,导致视野缺损和视网膜神经纤维层萎缩。
光学相干断层扫描技术可以实时观测和评估视网膜神经纤维层的厚度变化,提供早期青光眼诊断的重要依据。
此外,光学相干断层扫描技术还可以实现青光眼的定量分析,如眼压、房角和瞳孔大小等,有助于指导疾病的治疗和管理。
5. 光学相干断层扫描技术在其他眼底疾病中的应用前景除了黄斑变性和青光眼外,光学相干断层扫描技术在其他眼底疾病的诊断和研究中也得到了广泛的应用。
新型多功能目标模拟器光学系统的设计
作者简介:杜晓宇(1991-),女,蒙古族,硕士,主要研究方向为光学工程,光学设计。Email:729857727@qq.com 收稿日期:20181023;修订日期:20190102
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激 光 与 红 外 第 49卷
电系统,为保证多传感器光电设备的功能实现和工 程化,其装调除了要满足传统的焦面调试和可靠性 的要求,光轴一致性更是直接影响了系统的探测精 度,只有确保各光轴在一定范围内是一致的,才能保 证跟瞄及测距方向的一致性,确保输出目标物体运 动参数信息的准确性 。 [1-2]
因 此 ,在 装 调 过 程 中 ,就 需 要 为 其 焦 面 和 光 轴 一致性调试 提 供 目 标,尤 其 是 当 光 电 设 备 包 括 有 激光测距系 统 时,如 果 激 光 测 距 系 统 和 红 外 探 测 系统光轴存 在 偏 差,即 使 激 光 测 距 系 统 本 身 的 测 距指标满足 要 求,也 很 有 可 能 出 现 红 外 探 测 系 统 探测到了目 标,而 激 光 测 距 系 统 无 法 获 得 目 标 距 离信息的情况。
第 49卷 第 7期 激 光 与 红 外 2019年 7月 LASER & INFRARED
Vol.49,No.7 July,2019
文章编号:10015078(2019)07089105
·光电技术与系统·
新型多功能目标模拟器光学系统的设计
不仅可以利用红外探测获得较远的作用距离、较大 的搜索视场,获取目标的不同光谱信息还可以减少 干扰,降低虚警率;利用激光测距系统,还可以获得 目标的距离信息,极大地提高了系统的探测性能和 对抗能力。
大视场长焦面光学遥感器双凸轮式焦面调焦机构
大视场长焦面光学遥感器双凸轮式焦面调焦机构刘磊;曹国华【摘要】A focusing mechanism with a tilt of focusing plane assembly less than 7 " , positioning accuracy better than 0. 01 mm in the +2 mm focusing range was designed to ensure the best image quality for a wide field space camera with a focal plane length more than 600 mm. To meet the requirements of the focusing mechanism for focusing accuracy, mechanical environments and the vacuum environments, the dual-cam drive technology was used to complete the accurate focusing, and the loss of power brake self-locking technology allowed the camera to be a stable image plane position under the impact of mechanical environments. Furthermore, the high stiffness rail and bearings were used in the focusing mechanism to obtain a high dynamic stiffness. The design analysis and experimental results show that the dual focal plane cam-driven focusing mechanism has high focusing precision and high re-liability and is able to complete the focuing and improve the image quality of space cameras in the complex space environments.%为保证焦面长度大于600mm的大视场空间光学遥感器在空间环境下的成像质量,设计了一套在±2 mm调焦范围内焦面组件倾斜小于7”、定位精度优于0.01 mm的焦面调焦机构.针对系统对调焦精度、力学环境、真空环境的要求,该调焦机构采用双凸轮驱动技术来满足调焦精度要求;采用失电制动器自锁技术,使相机经发射等力学环境冲击后像面位置仍保持稳定.此外,采用高刚度导轨和轴承使调焦机构具有较高的动态刚度.设计分析及实验证明,该套焦面调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性,能够在复杂的空间环境下完成调焦任务,提高遥感器的成像质量.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2012(020)009【总页数】6页(P1939-1944)【关键词】空间相机;双凸轮机构;焦面调焦;成像质量【作者】刘磊;曹国华【作者单位】长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】V447.3;V443.51 引言在空间对地遥感观测技术领域里,离轴三反光学系统具有大视场、高分辨率、体积小、无色差、平像场等优势。
大视场四象限探测光学系统设计
大视场四象限探测光学系统设计薛珮瑶;吴耀;冯茜;李川【摘要】In order to realize large field laser detecting and tracking , the characteristics of optical system are analyzed.First, based on the requirement of light spots uniformity for four-quadrant detector and system inde-xes, the premium structure of optical system is selected and the method of aberration correcting is presented . Then the large field optical system for four-quadrant detector is designed by using the ZEMAX software .The light spots quality is evaluated by the spot diagram , footprint and encircled energy while the distribution of the rays illuminance on the quadrant detector is obtained by TRACEPRO software .Finally, manufacture and as-sembly for the optical system are finished and optical performance is tested based on designingresult .Testing results indicate that linear field of laser detection system is 6 degree and precision of angle measurement is less than 0.15degree.Testing curve is consistent with theoretical curve , which validates correction of the design .%为了实现大视场激光探测跟踪,分析了大视场激光探测光学系统的研制特点。
大视场光学系统设计
大视场光学系统设计
大视场光学系统是指适用于视角范围广泛的摄影、遥感、医学成像等应用场合的光学系统。
它可以提供高质量的图像,同时在更大的范围内保持较好的光学性能。
下面将介绍大视场光学系统的设计原理和常用的优化方法。
设计原理
大视场光学系统的设计需要考虑以下几个方面的因素:
1.镜头参数的选择:为了满足大视场的要求,需要选择较大的视角和宽广的视场。
镜头类型也需要根据具体应用场合进行选择。
2.光学元件的设计:光学元件的设计应该针对大视场进行优化。
对于非球面透镜,合理设计会显著提高光学性能。
3.光线追迹技术:为保证大视场光学系统的高质量,需要使用光线追迹技术进行优化,识别并排除光线传递过程中产生的像点附近的偏移或畸变。
常用优化方法
1.大覆盖距离:实际上,大覆盖距离优化是一个基于不同光学环节的设计指标。
在实际设计中,我们需要将不同部分的优化结合在一起,如减小曲面像点偏移等。
2.光学元件选材:选择正确的光学元件材料是保证大视场光学系统高分辨成像及色彩保真度的前提。
需要在选择合适材料的同时,充分考虑镜头的成像质量及相机结构因素。
3.非球面透镜设计:非球面透镜的设计是一项关键的方法,这种方法可以显著减少透镜产生的色差及像差,从而达到提高大视场成像质量的目的。
总之,大视场光学系统设计需要考虑多种因素,包括镜头参数的选择、光学元件的设计,以及光线追迹技术等等。
准确的设计和优化方法是保证大视场光学系统高质量成像的关键。
星载反射式成像系统计算光学设计方法综述
第44卷第6期航天返回与遥感2023年12月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING1星载反射式成像系统计算光学设计方法综述高金铭1,2,3郭劲英3孙越4卞殷旭1,2于钱5彭吉龙5贺融6罗茂7匡翠方1,2司徒国海3,*(1 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室,杭州310027)(2 浙江大学杭州国际科创中心,杭州311215)(3 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)(4 中国科学院南京天文光学技术研究所,南京210042)(5 北京环境卫星工程研究所,北京100094)(6 重庆嘉陵华光光电科技有限公司,重庆400700)(7 重庆嘉陵特种装备有限公司,重庆400032)摘要星载反射式遥感成像系统的结构集成度高、光学面型复杂,面临光学初始结构难以求解和像质优化难以收敛的设计难题。
综述着重探讨星载反射式成像系统中的计算光学设计方法。
星载反射式成像系统计算光学设计,包括复杂曲面反射镜、曲面反射型光栅等硬件设计,以及计算成像图像解码等算法设计。
面对星载遥感成像的不同应用,文章从深度学习光学结构设计、合成孔径计算成像、景深延拓计算成像、主动光学计算像差补偿和曲面光栅计算光谱成像等几个方面进行系统性地分类讨论。
本综述结论为:基于计算光学的设计方法,无论在光学结构与面型求解方面,还是图像信号非线性逆问题求解方面,都具有强大的设计能力。
在发展趋势上,计算光学在航天光学系统的设计潜力刚刚被挖掘。
在“人工智能时代”的软、硬件算力支持下,计算光学方法将大大提升星载反射式成像系统设计的便捷性。
关键词遥感成像光学设计人工智能计算光学中图分类号: O439文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)06-0001-11DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.06.001Overview of Computational Optics Design for Space-Borne ReflectiveImaging SystemGAO Jinming1,2,3GUO Jinying 3SUN Yue 4BIAN Yinxu 1,2YU Qian 5PENG Jilong 5HE Rong 6LUO Mao 7KUANG Cuifang 1,2SITU Guohai3,*(1 State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, ZhejiangUniversity, Hangzhou 310027, China)(2 ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University, Hangzhou 311215, China)(3 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 201800, China)(4 Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210042, China)(5 Beijing Environmental Satellite Engineering Institute, Beijing 100094, China)(6 Chongqing Jialing Huaguang Optoelectronic Technology Co. Ltd., Chongqing 400700, China)(7 Chongqing Jialing Special Equipment Co. Ltd., Chongqing 400032, China)Abstract The space-borne reflective remote sensing imaging system are facing challenges to solve the收稿日期:2023-07-26基金项目:国家自然科学基金项目(61991452,62061136005,12104472,62005120)引用格式:高金铭, 郭劲英, 孙越, 等. 星载反射式成像系统计算光学设计方法综述[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(6): 1-11.GAO Jinming, GUO Jinying, SUN Yue, et al. Overview of Computational Optics Design for Space-Borne ReflectiveImaging System[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2023, 44(6): 1-11. (in Chinese)2航天返回与遥感2023年第44卷optical initial structure and optimize the image quality, which are with high structural integration and complex optical facets. This review focuses on computational optical design methods in space-borne reflective imaging systems. These include hardware design of complex curved mirrors and curved reflective gratings, as well as algorithm design of computational signal decoding. This review systematically discusses several aspects such as deep learning optical structure design, synthetic aperture computational imaging, depth-of-field extension computational imaging, active optics computational aberration compensation, and curved grating computational spectral imaging. In conclusion, the design methods based on computational optics have powerful design capabilities, both solving optical structure and optimizing image signal nonlinear inverse problem. As trend, the potential of computational optics in aerospace optical systems has just been explored. With the support of computing power in the "artificial intelligence era", the computational optics method will greatly improve the convenience of designing satellite-based reflective imaging systems.Keywords remote imaging; optical design; artificial intelligence; computational optics0 引言目前,大口径、宽波段、长焦距、轻量化以及极短波长探测等是空间遥感光学系统的发展趋势。
日盲紫外-可见光双光谱照相机系统
紫 外 图像 、 见 光 图 像 以 及 合 成 图 像 。此 外 , 出 了相 机 的 改进 建 议 。 可 提
关 键 词 : 日盲 紫外 可 见 光 双 光 谱 照 相 机 ; 反 射 镜 头 ; M6 2 图像 融 合 折 D 4 ; 文献 标 识 码 : A d i1. 7 8 O E 2 1 10 . 5 9 o :0 3 8 / P . 0 0 8 7 1 2
( .C le f I f r to ce c n gie rn 1 o lge n o ma in S in ea d En n e ig,Ni g oUn v riy,Nig o 3 2 ,Ch n o n b ie st n b 5 1 1 l ia;
2 Ni gb go g Onln o t r ng Te h l gy Co.,Lt . n oLi n i e M nio i c no o d.,N i gb 5 0 n o 31 8 0,Chi a) n
gi n To de e t t sto nd i t n iy oft o o pa k pr c s l a s a i d u t a i l ta o. t c he po ii n a n e s t he c r na s r e ie y, olr bln lr v o e nd v sbl a e a ba e n t e be m — plt c e e d veo d by ou s l s w a n r du e . T h n, g ii e c m r s d o h a s i s h m e l pe r eve s i t o c d e a hi h r s l ton c t di p rc S e o u i a a o t i BU V e e c pew ih a l r e e r n e p i of6 m n o usl n h o t l s o t a g nt a c up l 8 m a d a f c e gt f 1 8O m m a sg d, a d he ic i a ds or m a e pr c s i w e e w s de i ne n t cr u t bo r f i g o e sng r gi e b s d n t DSP h p v n a e o he c i
“高分四号”卫星相机杂散光分析与抑制技术研究
“高分四号”卫星相机杂散光分析与抑制技术研究石栋梁;肖琴;练敏隆【摘要】“高分四号”卫星相机工作在杂光环境严峻的地球静止轨道,必须进行深入的杂散光分析与抑制设计以减小杂散光的影响。
文章分析了相机的杂散光来源,介绍了适合“高分四号”卫星相机的杂散光评价指标,并结合“高分四号”卫星相机太阳规避分析和相机R-C光学系统特点分析,详细设计了主遮光罩及挡光环、蜂窝结构的次镜遮光罩、中心消光筒及挡光环、杜瓦内多级冷屏等杂光抑制结构。
在此基础上,建立了相机结构的几何模型和表面属性,利用Tracepro杂光分析软件分别对“高分四号”卫星相机的各个通道进行了杂散光分析,并根据分析结果对相机的杂光指标进行了计算和评价。
计算得到了可见光和中波红外两个通道的杂光系数以及不同角度下的点源透射比曲线,其中可见光通道杂光系数1.1%,中波红外通道杂光系数0.63%,两通道的点源透射比均低于1×10–6。
最终结果表明,“高分四号”卫星相机杂光抑制措施有效,各通道杂光抑制效果良好。
%GF-4 satellite camera works in an environment with severe stray light, so stray light analysis and suppression must be done in-depth. Stray light assessment indexes (inclued veiling index and point source transmittance) are introduced in this paper, which are applicable for GF-4 satellite camera. By analyzing the stray light sources and avoiding of sunlight invasion, together with characteristics of GF-4 optical system, baffles, vans and other stray light restrain structures are designed. Stray light analysis is done in each optical channel of GF-4 satellite camera, and with the result of analysis, stray light index is calculated and assessed. Results show that the veiling index of visible channel and middle infrared channel are 1.1% and0.63% respectively, the PSTs of both channel are less than 1×10–6. The results indicate that stray light restrain structures get its effectiveness and GF-4 satellite camera has a low stray light level.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】9页(P49-57)【关键词】杂光系数;杂散光分析;杂光抑制;“高分四号”卫星;光学遥感相机【作者】石栋梁;肖琴;练敏隆【作者单位】北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京100094;北京空间机电研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V447+.1“高分四号”卫星工作在36 000km的地球静止轨道(GEO)上,能够对关注区域进行实时观测,满足连续长期监测的需求。
紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计
紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计顾宪松【摘要】针对致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器,设计了一个30×连续变焦光学系统.介绍了由无后固定组的变焦物镜组和中继透镜组组成的连续变焦系统的设计思路,不仅给出了系统在短焦、中焦、长焦3个位置的像质情况,还分析了反映全焦距范围内像质的离焦量和畸变.实验结果表明:该系统工作波段3.7μm~4.8 μm,可以实现18 mm~540 mm连续变焦,全焦距范围内的离焦量都在焦深以内,长焦段最大畸变接近于0,短焦段最大畸变小于3%.该系统具有大变倍比、结构紧凑、变焦轨迹平滑、变焦行程短等优点,可用于红外光电探测和跟踪系统.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】6页(P33-38)【关键词】光学设计;中波红外;连续变焦系统;大变倍比【作者】顾宪松【作者单位】北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN216引言红外变焦成像系统分为连续变焦和定档变焦两种。
由于定档变焦两个视场间的倍率大于4倍时观瞄切换容易丢失目标,而连续变焦则不会丢失目标[1-3]。
因此,目前的大变倍比红外光学系统大多采用连续变焦的形式。
国外,Yoram[4]等人利用三组元变焦原理、三次成像结构设计了一款30倍连续变焦光学系统。
国内江伦[7]等也设计了一款高变倍比红外镜头。
这两款的特点是采用多组元变焦系统结构以缩短单组行程。
许照东[5]等设计了一款针对GMT 640×512元,面元间隔15 μm,F数3,焦距14 mm~280 mm的中波红外连续变倍光学系统。
周昊[6]等人也设计了一款25倍的中波红外连续变焦系统。
这两款的特点是,进行合理的结构选型的同时设置较小的长焦焦距[5-6]以减小动组行程,使用2片反射镜折转光路[5-6,8],优化系统尺寸。
作者针对目前国内已有大变倍比红外连续变焦系统多需要折转光路以压缩长度,结构形式较复杂的情况,设计了一个可应用于致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器,具有恒定F数的30倍连续变焦光学系统。
大视场红外搜索系统的光机结构设计
大视场红外搜索系统的光机结构设计彭家浩;刘韬;邓健【摘要】The infrared search system with characteristics of miniaturization, integration, large field of view and high resolution was designed. Firstly,working principle of the infrared search system was described,which used scan imag-ing method of stitching the nine gaze view pictures to obtain images with large field of view and high resolution. Opti-cal system construction consists of offsetfield prism, scanning mirror and imaging lens. The field range of each staring field is 6.87° × 5.50° , and then a wide field of 6.87° × 45.10° is acquired by the above scan imaging method. Analyzing and evaluating the imaging quality of the optical system explain that:optical system MTF is close to diffraction limit at 20lp/mm. The transmission of scanning mirror system and timing design of image acquisition were emphatically intro-duced in mechanical structure design. This system weights 52kg after manufacture and assemblage;moreover,the scan-ning system is able to realize smooth operation. Thus,all the results of the optic-mechanical design have met the de-sign requirement.%设计了具有小型化、集成化的兼具大视场和高分辨率的红外搜索系统。
美国VOLK透镜系列
30D 主要应用—小瞳孔与儿科诊断和治疗 .光学设计可以透过小瞳孔进行高分辨率观察 .较短的工作距离可以交付较宽的视场 视场:58°⁄75° 图像放大倍数:2.15x 激光点放大系数:.47x 工作距离:30mm
30D Small 主要应用—小瞳孔与儿科诊断和治疗 .光学设计可以透过小瞳孔进行高分辨率观察 .小型透镜易于眼眶内检查 视场:46°⁄60° 图像放大倍数:2.10x 激光点放大系数:.48x 工作距离:30mm
20D 主要应用—行业标准普通诊断镜 .为普通诊断实现放大与视场的平衡 .提供可进行高压蒸汽消毒的(ACS)设计 (仅限黑环) .可提供七种颜色选择 视场:46°⁄60° 图像放大倍数:3.13x 激光点放大系数:.32x 工作距离:50mm 此款为最常用镜头
2.2 主要应用—普通诊断和治疗的理想设计 .为普通诊断实现放大与视场的平衡 .优化设计有助于透过小瞳孔进行检查 视场:56°⁄73° 图像放大倍数:2.68x 激光点放大系数:.37x 工作距离:40mm
· 大尺寸接触元件提供超一流稳定性
视场 25°⁄30° 图像放大倍数:1.44x 激光点放大系数:.7X
特殊治疗透镜
Blumenthal Suturelysis 主要应用—拆线程序 ·· • 独特的尖头可以减轻显现缝线所需要的压缩力, 从而减少患者的不适 •高倍放大实现深位缝线处理 •独特的设计有助于透过厚眼球囊层,或结膜下出血进行显现 图像放大倍数:2x-3X 激光点放大系数:.50x-.33X
超级系列裂隙灯透镜
Super 66 主要应用—高倍放大观察中央视网膜 •实现视网膜斑区和视盘微小细节的3D识别 •1.0x放大简化视盘测量 视场:80°⁄96° 图像放大倍数:1.0x 激光点放大系数:1.0x 工作距离:11mm Super field NC 主要应用—广视场、全视网膜检查 •“超级90D”,在视场加宽时放大效果不变 •超级多功用透镜,提供多个接触式和非接触式选项 • •工作距离超过竞争对手的眼底透镜 视场:95°⁄116° 图像放大倍数:.76x 激光点放大系数:1.3x 工作距离:7mm Super Vitreo Fundus 主要应用—广视场、全视网膜检查和小瞳孔功能 •在非接触式透镜内实现最宽视场,视图越过光学涡旋 •优异的小瞳孔功能,可以透过3-4mm瞳孔进行检查 视场 103°⁄124° 图像放大倍数:.57x 激光点放大系数:1.75x 工作距离:4-5mm Super Pupil XL 主要应用—小瞳孔全视网膜检查 •最佳的小瞳孔功能,可以透过2-3mm的瞳孔 •对瞳孔缩小的糖尿病患者非常适用 视场 103°⁄124° 图像放大倍数:.45x 激光点放大系数:2.2x 工作距离:4mm
偏视场用三反系统消杂光设计及仿真
过 计算得 到 了系统 P T曲线 。由曲线 可以看 出, S 系统 P T整体 上是 下降的 , 在 离轴 角 2 o S 且 5 时达 到 1- 08 量级 。计算 杂光 系数 为 35 %, . 9 完全 满足要 求。实验结果证 明 了设计 的可行性, 为应 用提供 了依 据 。
关 键词 :杂散 光 ; 外遮 光罩 ; 挡光 片 ; 点源透射 比 ; 偏 视 场三反 系统
i l wa o -xi i d r c o fed s f a s n Y ie t n,a e ti d ma d n h e x e a ln h o wa p o o e .So o — i c ran e n o t e tr l e s o d n s rp s d b x
闫佩 佩 -, 学武 , . 樊 邹刚毅 , 利 华 1 何 建伟 , 杨 , 2, z ( . 国科 学 院西安 光 学精 密机械 研 究所 空 间光 学研 究 室 , 1中 陕西 西安 70 1 : 1 19 2 .中 国科 学 院研 究生 院 , 北京 1 04 ) 00 9 摘 要 :分析 了偏视 场用三反 系统的 杂散 光特 性 , 根据 遮光 罩设计 的基 本原 则 , 介绍 了利 用计 算机仿真
第4 0卷 第 l 0期
Vo1 o.0 . N 1 40
红 外 与 激 光 工 程
I fa e n srE gn ei g n r d a d La e n i e rn r
2 1年 1 01 0月 OC . 0 1 t2 1
偏 视 场 用 三 反 系统 消杂 光 设 计 及 仿 真
技 术进行 消杂散光设 计和评价 的原理 。系统为特殊 的矩形视 场 , 且在 Y方 向视 场偏轴 , 为此 , 计 了盒形 设
CAMERA SYSTEM
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专利பைடு நூலகம்容由知识产权出版社提供
专利名称:CAMERA SYSTEM 发明人:OMURO TAKASHI,HOSOYA ATSUSHI,FUKITA
TORU,KOBAYASHI TAKAAKI,KASUYA JUNICHI,YOSHIDA SETSUO,SUZUKI NOBORU 申请号:JP17069991 申请日:19910614 公开号:J P H 04 367812A 公开日:19921221
摘要:PURPOSE:To obtain the camera system which perform zooming operation with high accuracy according to zooming position information inputted from outside. CONSTITUTION:A program which calculates the positions of respective lens groups on the optical axis at respective zoom positions is recorded in a 1st memory part 109a and a program which calculates the positions of a correcting lens group on the optical axis so as to correct a defocusing quantity characteristic to a manufacture error is recorded in a 2nd memory part 109b; and a process part 108 finds the positions of the respective lens groups on the optical axis by utilizing the 1st and 2nd memory parts and a position detection part detects the positions on the optical axis when the respective lens groups are driven. Then lens position control means 107a and 107b control the driving of the respective lens groups by using position information obtained by a process part and the position detection part.
立体成像眼底相机光学系统设计
立体成像眼底相机光学系统设计肖志涛;娄世良;吴骏;耿磊;张芳【摘要】为了实现从不同角度同时拍摄同一眼底视网膜区域的图像,使采用双目立体视觉法进行眼底三维重建成为可能,设计了一种免散瞳立体成像眼底相机光学系统.该光学系统由成像系统和照明系统两部分组成,在成像系统中,使用Gullstrand-Le Grand眼模型来模拟正常人眼,运用体视显微镜成像原理进行分光设计;在照明系统中,通过设置黑点板的方式消除网膜物镜产生的杂散光,并加入环形光阑以避免角膜反射光的产生.设计结果表明,本立体成像眼底相机光学系统截止频率在95lp/mm处各视场的MTF值均大于0.2,成像系统畸变小于-3%,场曲值小于0.1mm,色差矫正良好,并且具有较强的调焦能力,能对-10~+5 m-1的人眼清晰成像.%A nonmydriatic optical system for stereo imaging fundus camera was designed in this work .It could simultaneously capture two images of the same fundus retinal region from different angles ,and could enable three-dimensional reconstruction of the fundus .It comprised an imaging system and a lighting system .In the imaging system ,the Gullstrand-Le Grand eye model was used to simulate the normal human eye ,and the principle of stereomicroscope was employed to design the splitting optical system .In the lighting system,the stray light produced by the retinal objective lens was eliminated using a black dot board ,and an annular diaphragm was used to prevent corneal light reflection .Simulation results reveal that the modulation transfer function of each visual field at the cut-off frequency of 95lp/mm is greater than 0.2,the distortion of the imaging system is less than -3% , and the field curvature is less than 0.1 mm .The stereo imagingsystem is highly efficient in chromatic aberration correction andfocusing ,and can provide clear images for the human fundus with the diopters ranging from -10 m -1 to+5 m -1 .【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2018(026)005【总页数】7页(P1054-1060)【关键词】光学设计;眼底相机;立体成像;眼模型【作者】肖志涛;娄世良;吴骏;耿磊;张芳【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TH7441 引言人眼眼底视网膜上分布着大量的毛细血管。
一种大视场离轴三反射光学系统研究_郭永祥
第30卷 第9期光 学 学 报V ol .30,N o .92010年9月ACTA OPTICA SINICASeptember ,2010 文章编号:0253-2239(2010)09-2680-04一种大视场离轴三反射光学系统研究郭永祥1,2 李英才1 梁天梅3 陈钦芳1,21中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;2中国科学院研究生院,北京1000493长安大学政治与行政学院,陕西西安710054摘要 从共轴三反射系统的基本理论出发,通过偏瞳和偏视场相结合的方式设计了一个圆视场离轴三反射光学系统,全视场为5°,焦距f =5000mm 。
从像质评价结果可以看出,系统成像质量接近衍射极限,满足指标要求。
在设计中考虑到了实际工程应用中的部分问题,可以为长焦距大视场航天相机系统设计提供参考。
关键词 光学设计;反射系统;三反射系统;离轴三反射系统中图分类号 T B133 文献标识码 A do i :10.3788/AOS 20103009.2680Optical De sign of the Uncoaxial Thre e -Mirror Syste m with WideFie ld of V ie wG uo Yo ngxiang 1,2 Li Yingcai 1 Liang T ianmei 3 Chen Qinfang 1,21Xi ′an Instit ut e of Optics and Precision Mechanics ,Chinese Academy of Science ,Xi ′an ,Shaanxi 710119,China2Graduate Univeristy of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China3School of Politics and Administ ration Chang ′an University ,Xi ′an ,S haanxi 710054,ChinaAbstract Ba sed on the theory of off -axis three -mirror ststem ,an optic al system with effective focal length of 5000mm and field of view of 5°is designed .The image qualities of this system are near diffraction limit .Some factors in practical engineering application are taken into account in course of design ,so that this system is very useful in the field of space optical remote sensing .Key wo rds optical design ;reflective system ;three -mirror system ;off -axis three -mirror system 收稿日期:2009-12-14;收到修改稿日期:2010-01-14作者简介:郭永祥(1985—),男,硕士研究生,主要从事光学设计和红外等方面的研究。
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眼底相机必须保证在此用的 CCD 像素 数 为200万,成像系统的调制传递函 数(MTF)值 必 须 在120lp/mm 处大于0.2。为了保证能对眼底更大 范围内清 晰 成 像,选 取 系 统 视 场 角 为 60°。 为 了 保 证眼底图像不失真,要求 畸 变 值 不 超 过 5%。 此 外, 照 明 系 统 必 须 保 证 能 对 眼 底 进 行 充 分 、均 匀 的 照 明 , 照 明 系 统 的 照 明 均 匀 度 必 须 大 于 90% 。 2.2 成 像 系 统 设 计
1122002-1
光 学 学 报
科 设 备 ,是 医 生 进 行 视 网 膜 检 查 的 重 要 手 段 。 因 此 , 眼底相机是现代医学中必不可少的眼科器材。
从1925年德国 蔡 司 公 司 研 制 的 第 一 台 眼 底 相 机 开 始[5],大 部 分 眼 底 相 机 的 成 像 和 照 明 系 统 共 用 接目物 镜,以 及 采 用 共 轴 照 明 光 路 。 [6,7] 眼 底 相 机 光学系统设计的一个关键因素是消除角膜和接目物 镜反射产生的杂散光。由于视网膜的反射率非常微 弱 ,远 远 低 于 角 膜 和 接 目 物 镜 的 反 射 率 ,如 果 不 采 取 抑制杂光措施,眼底在 CCD 上所成的图像会被淹没 在杂散光中。为了 消 除 角 膜 反 射 的 影 响,照 明 系 统 必须将光源在角膜上照射成环形光斑。传统设计方 法 在 科 勒 照 明 系 统 中 加 入 环 形 挡 光 板[8],大 幅 降 低 了系统的光能量 利 用 率。 本 文 采 用 环 形 光 源,直 接 将其成像在角膜处 得 到 环 形 光 斑,既 简 化 了 照 明 系 统,又提高了光 能 利 用 率。 为 了 消 除 接 目 物 镜 产 生 的杂散光,常规方法是在照明系统中加入黑 点 板 。 [5] 黑点板的使用增加了系统计算和结构的复杂程度。 本文提出了采用偏振分光镜(PBS)和λ/4 波 片 结 合 的方法消除接目物镜产生的杂散光。
16重结构(可见和近红外波段各 8 重 结 构),进 行 同 步优化设计。选取成像系统的初始结构如图 1所 示。成像系统的接 目 物 镜 由 4 片 透 镜 组 成,成 像 物 镜由6片透镜组成。图2为在可见光和近红外波段 下成像系统 对 正 常 人 眼 的 MTF 曲 线。 图 2 中,在 120lp 处,可 见 光 和 近 红 外 波 段 下 的 MTF 值 均 低 于0.2,此外在其他光屈度时的 MTF 值均低于对正 常人眼的 MTF 值,成 像 系 统 不 能 满 足 与 200 万 像 素1/2inch(1inch=0.0254m)的 CCD 配合使用的 要求。因此需要对成像系统的设计进行修改。
2)消 杂 光 设 计 是 眼 底 相 机 设 计 的 另 一 难 点 ,角 膜反射和接目物镜反射产生的杂散光对系统成像质
量 影 响 很 大 ,甚 至 比 眼 底 反 射 回 来 的 光 要 强 数 倍 ; 3)眼底 相 机 需 要 满 足 对 不 同 视 度 人 眼 普 遍 适
用 ,观 瞄 和 成 像 系 统 还 需 要 具 有 一 定 的 调 焦 能 力 。
性视网膜病变有可能病发数年而不出现明显的视网 膜病变,因此,在患 者 出 现 明 显 视 力 障 碍 之 前,提 早 进 行 视 网 膜 筛 查 ,是 及 时 发 现 病 变 、及 时 治 疗 的 唯 一 有效 途 径。 此 外,像 冠 心 病、高 血 压 等 疾 病,也 可 以 通 过 进 行 早 期 的 视 网 膜 筛 查 ,及 早 发 现 、进 行 及 时 治 疗。眼底照相机是用于对视网膜进行成像的重要眼
图1 成像系统初始结构光路图 Fig.1 Initial structure optical path of the imaging system
Abstract A novel portable free-dilated fundus cameras with large field of view (FOV)is designed.By taking consideration of human eye′s aberration and vergence,as well as the sharing of the eye-piece objective lens between the illumination system and the imaging system,a lens system with 16 configurations is set up for optimization.As a result,an FOV of 60°and 2 megapixels resolution have been achieved.The camera can be adapted to eyes in which vergence ranges from -8 D to +10 D;the modulation transfer function (MTF)values of all fields are higher than 0.2 at 120lp/mm with distortion less than 5% .In order to eliminate the stray light reflected by cornea,ring-shaped LED light source is used to replace traditional Kohler illumination system.The method not only ensures illumination uniformity on fundus,but also greatly improves illumination efficiency and dramatically simplifies the system.A polarizing beam splitter(PBS)and a quarter-wave retarder are used to replace the traditional beam splitter and the black dot board for the first time to shield the stray light.99.5% of the stray light caused by the eye-piece objective lenses is eliminated. Key words optical design;fundus camera;anti-stray-light design;polarizing beam splitter;annular light source OCIS codes 040.1490;220.3620
收 稿 日 期 :2012-04-19;收 到 修 改 稿 日 期 :2012-06-19 基 金 项 目 :国 家 973 计 划 (2011CB706701)和 国 家 自 然 科 学 基 金 (61178038)资 助 课 题 。 作 者 简 介 :杨 加 强 (1988— ),男 ,硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 成 像 光 学 系 统 设 计 和 光 机 集 成 分 析 等 方 面 的 研 究 。
E-mail:jiaqiang1988-2006@163.com 导师简介:程德文(1982—),男,博士,副教授,主要从事新型光学系统 设 计、光 学 CAD/CAE 和 3D 成 像 显 示 技 术 等 方 面
的 研 究 。E-mail:cdwlxk@bit.edu.cn(通 信 联 系 人 )
第 32 卷 第 11 期 2012 年 11 月
光 学 学 报 ACTA OPTICA SINICA
Vol.32,No.11 November,2012
新型大视场消杂光眼底相机光学系统的设计
杨加强 程德文 王庆丰 王涌天
(北京理工大学光电学院,北京 100081)
摘要 设计了一款大视场、免散瞳便携式眼底相机。 综 合 考 虑 接 目 物 镜 被 成 像 和 照 明 系 统 共 用 、人 眼 的 像 差 和 视 度差异等因素,采用16重结构进行优化设计。设计 结 果 的 视 场 角 达 60°,分 辨 率 为 200 万 像 素,对 -8D~ +10D (1D=1m-1)的人眼普遍适用,在120lp/mm 处各视场的调制传递函数(MTF)均大于0.2,畸变小于5%。为消除 角膜反射产生的严重杂散光,提出采用 LED 环形 光 源 改 进 传 统 科 勒 式 照 明 光 路 ,不 仅 保 证 眼 底 照 明 均 匀,而 且 大 大提高了系统的光能利用率,降低了 光 学 系 统 的 复 杂 程 度。 为 了 解 决 传 统 系 统 中 接 目 物 镜 杂 散 光 无 法 消 除 的 难 题,提出采用偏振分光棱镜代替系统中的分光镜,同时在接目物镜前端加入λ/4波片,消除了99.5% 以 上 的 由 接 目 物镜反射产生的杂光。 关 键 词 光 学 设 计 ;眼 底 相 机 ;消 杂 光 设 计 ;偏 振 分 光 棱 镜 ;环 形 光 源 中 图 分 类 号 TH744 文 献 标 识 码 A doi:10.3788/AOS201232.1122002
2 系统优化设计
2.1 设 计 难 点 和 设 计 指 标 2.1.1 设 计 难 点
眼底相机主要由成像系统和照明系统组成。在 对 眼 底 相 机 的 设 计 中 ,主 要 存 在 以 下 设 计 难 点 :
1)成 像 系 统 和 照 明 系 统 共 用 一 组 接 目 物 镜 ,需 要进行共光路设计;
Design of a Novel Wide View-Field Angle and Anti-Stray-Light Fundus Camera
Yang Jiaqiang Cheng Dewen Wang Qingfeng Wang Yongtian