一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm ，则该显微镜的视放大率为 ，物镜的垂轴放大率为 ，目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为 30 度。 10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板，其等效空气层厚
度为10 mm。 11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是 保持系统的共轴性。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是提高数值孔径和减小波长。 13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度小。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I0，其中，sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率；一 4、轴上无穷远的物点 5、－20；－2；10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、 12、 13、小 二、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？
浅谈仿生设计 一、仿生设计的概念和作用 仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门设 计学科，它还是以自然界万事万物的功能、形态、色彩等为研究对象，进行综合的想象与分析，为设计提供新的思想、新的方法，利用创造性思维把自然界有形和无形的规律表现出来的学科。1．仿生设计是使现代工业设计能够更好的满足市场的需要仿生设计对丰富多样的自然生物的模拟与创造，带来了设计丰富多样的设计产品，为市场和消费提供了更多的选择性。仿生设计促进了现代工业设计的更新与发展。现代设计一直以来注重产品的功能价值，推崇功能主导形式主义设计观。而仿生设计运用形态主导产品设计，是产品更具视觉冲击力和美感特征，使生产出的产品更具市场竞争力。同时仿生设计还表现了丰富的文化、趣味和情感意象，给予更符合人性化的特点，使人们在购买的同时还感受到了快乐，感受到了趣味无限的感觉。仿生设计借助于其他的科学的研究成果，在其基础上发挥想象的空间，把艺术与科学紧密的结合在一起，将仿生设计推向了更高的一个层次，使其发展更具科学性，在计中更增加了影响力。 2．仿生设计是促进人与自然和谐统一的需要仿生设计可以说是现代设计发展的一大进步，它是将大自然的美以设计的表现形式在人类生存方式中的反映。加强仿生设计的训练与完善，将其运用到人 们生活的各个方面，把人类与大自然紧密结合起来，已经是现代社
会的必然需要。实际上，大自然的奥秘无穷无尽。自然界的万物的形成和变化都是遵循着自然的规律而变化的，人也不例外，仿生设计就是把人和自然界的其他的生物相结合而产生并发展的，所以仿生设计也是遵循着自然发展的规律的。仿生设计以它独有的设计观念与设计方法，不断去探索人与自然的关系。坚持体现人类对现实世界的好奇心和对反映现实世界形象的执着追求，以至达到人类社会与自然达到高度的和谐统一。 二、仿生设计的产生发展过程 仿生学的诞生与发展过程分为4 个时期:仿生学萌芽时期;仿生学建立时期;仿生学巩固时期;现代仿生学时期。 1仿生学的萌芽时期(远古时代至1940 年) 在人类文明的早期,为了生存,人类不得不对其赖以饱腹的动植物的生活习性以及周围世界的各种自然现象进行观察。因此,从远古时代起,人们实际上就已在从事仿生学工作。 2 仿生学的建立时期(1940～1960 年) 20 世纪40 年代,工程技术领域中出现了调节理论,人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比,认识到二者具有自动调节系统。。随着“信息论”和“控制论”这两门学科的结合与渗透,人类就为自已找到了一条新的技术发展道路———向生物界索取设计蓝图,并于1960 年9 月诞生了一门新的交叉科学———仿生学 3 仿生学的巩固时期(1960～1990 年)
收稿日期：2016-10-05； 修订日期：2016-11-03基金项目： (20130101JC032)作者简介：(1972-), ,,,二二三Email:fuyg@https://www.doczj.com/doc/fa15091538.html, 通讯作者：(1981-),,,三Email:lzy@https://www.doczj.com/doc/fa15091538.html, 0602001-1 用于目标识别的紧凑型仿生复眼光学系统设计 付跃刚，赵宇，刘智颖，张凯，朱启凡,李亚红 (长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022) 摘要：大孔径仿生复眼光学系统兼顾了凝视大视场的同时，克服了生物复眼孔径小、视距短的缺陷。通过对仿生复眼视场拼接方法的分析，研究了实际阵列周期与理论计算周期数的关系，并提出了降低子眼系统密度的填补子眼法。通过研究球面固定本体设计中的几何关系，建立了本体径向半径d 与曲率半径R 的数学关系，提出了球面固定本体的设计方法，完善了之前提出的仿生复眼视场拼接理论。通过实际的装调实验，验证了设计方法的正确性。利用该方法可提高仿生复眼系统的集成性，减小系统尺寸，推动了仿生复眼光学系统的实际应用。 关键词：仿生复眼；目标识别；视场拼接；设计方法 中图分类号：Q692；TH702文献标志码：A DOI ：10.3788/IRLA201746.0602001 Design of compact bionic compound eye optical system used for target identification Fu Yuegang,Zhao Yu,Liu Zhiying,Zhang Kai,Zhu Qifan,Li Yahong (School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China) Abstract:The large-aperture bionic compound eye optical system can have a large field of view,it overcomes the defects that the aperture of biological compound eyes is small while the vision distance is short.The relationship between the actual array period and theoretical calculated period number was researched through analyzing the field stitching method of bionic compound eye ,the method called "padding sub eye method"was proposed to reduce sub eye configuration density.By studying the geometry relationship of the fixed spherical body design,the mathematical connection between the main body vertical radius d and the curvature R was established,the design method of fixed spherical body was proposed,and the proposed bionic compound eye field stitching theory was perfected.Finally,the correctness of the design method through the actual alignment experiments was verified.This method can improve the integration of the bionic compound eye system,reduce system size,and promote the practical application of bionic compound eye optical system. Key words:bionic compound eye;target identification;fields stitching;design method 第46卷第6期 红外与激光工程2017年6月 Vol.46No.6Infrared and Laser Engineering Jun.2017 万方数据
英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼：其外型轮廓犹如女性的身体，外表悬挂了1.5万个铝碟，创造出一种极具现代气息的纹理装饰效果，有如女人服饰上鳞片式的金属圆片，闪烁于阳光之下，使建筑的商 业氛围表现到极致。 美国科罗拉多州丹佛国际机场：是美国面积最大及全世界面积第二大的机场，丹佛国际机场已经有18年的运营历史，是美国最为繁忙的机场之一，有二十二家航空公司提供1200个航班。此机场的特别之处在於屋顶用特殊布料覆盖及采用张力结构的设计，令人联想到受冰雪覆盖的落矶山脉。
荷兰鹿特丹的“城市仙人掌”：是一个坐落在荷兰的住宅工程，它将在19层楼中提供98个居住单元。多亏了这种错落有致的曲线阳台的设计，每个单元的室外空间能够得到足够的阳光。 美国波特兰“连跳商业中心”：位于美国俄勒冈州波特兰市的“连跳商业中心”，由马来西亚建筑师肯·肖杨设计。该中心使用了太阳能发电，并且配备有污水及雨水回收系统，建筑材料使用了可回收的建筑材料。还设计了独特的园林景观，使得商业中心成为城市中心的绿色购物花园。
“树纹塔”摩天大楼：由美国著名的环境设计大师、建筑师威廉·麦克多诺设计。他设计的“树纹塔”使建筑可以像树木一样进行光合作用，在设计中，他充分利用太阳能和自然光，不仅实现视觉上震撼效果，同时使得整个建筑物被环境所包围，成为名副其实的绿色建筑。 巴黎“防烟雾”大厦：建筑所用的原料都是可回收可降解材料。建筑的功能非常完善，有公共场所、会议室、画廊、餐厅和花园，采用太阳能发电和光合作用净化空气，预计将修建在巴黎运河上，将成为教育巴黎市民保护环境普及可持续发展战略的重要基地。
美国辛辛那提的“罗布林大桥坡度”大厦：位于辛辛那提市最著名的罗布林大桥旁，是由纽约世界贸易中心重建总体规划建筑师丹尼尔·李博斯金设计的。最具特色的是顶层的倾斜坡度使用了仿生技术与周边的自然环境相适应，与著名的城市标志罗布林大桥相配合。
中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页) 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号： 共 2 页 第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__日 分数_________ 一．简答题（15分）（写在答卷纸上） 1．（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？ 2．（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？ 3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。 二．作图题（15分）(画在试卷上) 4．（５分）已知焦点F 和F ’和节点J 和J ’（见图2），求物方主点H 和像方主点H ’ 。 5．（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。 J F ’ F J ’ 图2 z y x A B C D 图1
授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注：请命题人标明每道考题的考分值。 中国海洋大学命题专用纸（附页） 2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号：共 2 页第 2 页
三．计算题（70分） 6．（10分）某被照明目标，其反射率为ρ=，在该目标前15m距离处有一200W的照明灯，各向均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求：（1）该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7．（10分）显微镜目镜视角放大率为Γe=10，物镜垂轴放大率为β=-2，NA=，物镜共轭距为180mm，物镜框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。8．（15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:，要求将10km处直径为２ｍ的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆，问此系统的焦距应该为多少？口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英寸等于毫米，探测器靶面长与宽之比为４:3） 9．（10分）有一个薄透镜组，焦距为100mm，通过口径为20mm，利用它使无限远物体成像，像的直径为10mm，在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜（棱镜的玻璃折射率为，透镜展开长度为L=，D为棱镜第一面上的通光口径），求棱镜的入射面和出射面的口径，通过棱镜后的像面位置。 10．（15分，A、B任选） A．有一个焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm，人眼（指瞳孔）离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体，瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑，入瞳和出瞳的位置和大小，并求系统无渐晕时的线视场范围。 B．有一开普勒望远镜，视放大率Γ=8，物方视场角2ω=8?，出瞳直径为6mm，物镜和目镜之间的距离为180mm，假定孔径光阑与物镜框重合，系统无渐晕，求（1）物镜焦距，目镜焦距；（2）物镜口径和目镜口径；（3）出瞳距离。 11．（10分，要求用矩阵法求解）有一个正薄透镜焦距为8cm，位于另一个焦距为－12cm的负薄透镜左边6cm处，假如物高3cm，位于正透镜左边的24cm处，求像的位置和大小。 四．附加题（10分） 12．谈谈你对《应用光学》课程教学和课程建设的设想和建议。
**大学本科学生课堂论文 昆虫复眼的仿生运用 学生： 学号： 专业：生物工程 **大学生物工程学院 二O一四年六月
摘要 复眼是昆虫最重要的视觉器官，由多个小眼组成，其在形态学、解剖学、生理学及光学等方面与其它无脊椎动物和脊椎动物的眼睛有着显著的差异，从而使节肢动物具有其它动物所不及的视觉特性，因此, 复眼的独特性使它很早就受到人们的广泛关注, 随着科学技术的进步，学者们利用电镜从形态学与解剖学角度对复眼的结构进行了研究,还从生理学及光学方面探讨了复眼成像的原理及其功能, 利用分子技术、遗传技术等对复眼的发生及其功能从本质上进行研究。本文将从结构、人工仿生及应用等方面对昆虫复眼的研究近况进行了综述,并展望了其发展趋势。 关键词:生物光学;昆虫复眼;人工仿生
1.昆虫复眼的基本结构 昆虫的复眼是昆虫最重要的光感受器，复眼是由一个个独立的小眼构成，每个小眼主要是由角膜、晶锥、感杆束、色素细胞、基膜等组成。角膜和晶锥构成了复眼的屈光器，主要是起到透光、保护感受器和屈光的作用。感杆束和色素细胞可以随着光强的变化而变化，起到调节光量的作用，同时还起到视觉定向功能的作用。基膜是连接小眼和视神经的部分，起到了增加视神经感受性和支撑小眼的作用。在昆虫的各种感受器中，光感受器无疑是最重要的。尤其对于快速飞行的昆虫来说，复眼是快速获得信息的中心。 角膜作为复眼的最外层主要是起到保护感受器的作用。角膜的透光度极高，烟草天蛾对400-650nm的光透过率可达90%，近紫外区的光线几乎完全可以透过，而远紫外区的则不能，起到保护的作用。大部分的昆虫的晶锥都形成晶束，这些晶束的直径可以决定能否把物象传递给感杆束，还可以起到光导管的作用。色素细胞主要是包围着感杆和晶锥，吸收、分散到达每个小眼的光线，通过色素细胞的移动来调节到达视杆的光量，适应环境中光的强度，可能起到脊椎动物的虹膜作用。感杆束和色素细胞很好的起到了调节光强，使复眼适应不同光强度变化的作用。 昆虫复眼对光强的适应能力和范围都是很大的。首先是光通过屈光器进入到感杆束，为了调节适应的光强，色素细胞开始移动，或横向或纵向，有的感杆束也可以进行上下伸缩移动，这样完成了类似于人类的瞳孔调节机制。不同类型的昆虫复眼在进行光适应时也具有一定的区别。比如蜜蜂有3种视锥细胞，分别拥有峰值在530 nm 的绿色光感受器，460 nm 的蓝色光感受器，360 nm 的紫外光感受器，可识别绿、蓝、紫 3 种颜色光的波长而不能识别红色，但其对有优质蜜的红花却是很乐意去采，原因是他们利用了亮度差（非色差对比），从而找到了红花。此外，蜜蜂还可以识别紫外线，也就是说蜜蜂所看到的世界与人类所看到的世界是不一样：我们所看到的世界只是红、绿、蓝三原色的叠加，而蜜蜂所看到的则是具备第四位色彩的世界。美国 Cornell大学的研究人员也已发现蜜蜂对于花中心部位（富含类固醇）放射出的紫外线格外敏感，这使得蜜蜂能够准确无误地落在任何一种颜色的花上[2]。
武汉理工大学考试试题纸（A卷） 课程名称应用光学专业班级0501～03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题（每题 1 分，共 5 分） 1．发生全反射现象的必要前提是： A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2．周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的： A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是： A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜 4．棱镜系统中加入屋脊面，其作用是： A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5．光学系统中场镜的作用是： A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题（每题 2 分，共 10 分） 1．显微镜中的光学筒长指的是（）2．光学系统中像方顶截距是（）3．用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（）4．望远系统中物镜的相对孔径是（）
5．棱镜的转动定理是（） 三、简答题（共 20 分） 1．什么叫孔径光阑它和入瞳和出瞳的关系是什么（4 分） 2．什么叫视场光阑它和入窗和出窗的关系是什么（4 分） 3．几何像差主要包括哪几种（4 分） 4. 什么叫远心光路其光路特点是什么（4 分）
四、分析作图题（共 25 分） 1.已知正光组的F 和F’，求轴上点 A 的像，要求用五种方法。（8 分） 2. 已知透镜的焦距公式为f ' nr1，l ' H f ' n 1d ， l H f ' n 1d ， r d nr nr ) ( n 1) r 2 r 分析双凹透镜的基点位置，并画出 FFL、BFL 和 EFL 的位置。（9 分） 3.判断下列系统的成像方向，并画出光路走向（8 分） （a）（b） 五、计算题（共 35 分） 1．由已知f150mm，f2150mm的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成一放大 4 倍的实像，并 且第一透镜的放大率12，试求：1.两透镜的间隔；2.物像之间的距离；3.保持物面位置不变，移动 第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像与此相应的垂铀放大率为多大（15 分）
眼睛与仿生学 1.下列加字注音全部正确的一组( ) A.着(zháo)陆范畴(chú)边缘(yuán) 曲(qū)面 B剥(bō)取回巢(cháo) 清晰(xī)散(sàn)射 C.奥(ào)秘圆弧(hú)角膜(mó)翱(áo)翔 D.背(bai)景机械(jia)改善(shàn) 嗅(xiù)觉 2.下列句子加点词语解释不当的一句( ) A.蛙眼对运动的物体简直是“明察秋毫 ．．”。(秋天鸟兽身上新长的细毛) B.人眼从外界获得的信息 ．．。(音信，消息) C.进一步完善这种技术装置，将可以用来自动控制宇宙飞船下降阶段的制导 ．．。(引导) D.老鹰眼睛的视野 ．．却比人眼广阔得多。(眼睛看到的空间范围) 3.下列句子中空缺的横线上应依次填入的词语，正确的一组。( ) 人眼可以______周围的景物，使人________自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和_________大小。 A.对照感受相对 B.对比感受对应 C.对比感知相对 D.对照感知对应 4.说明文的语言讲究准确，下列对各句空缺处的选择正确的一项。( ) ①人眼从外界获得的信息，不仅比基他器官多得多，而且(a.差不多b.部分c.某些d.有些)是其他器官所不能获得的。 ②装有(a.改进b.改造c.发明d.改装)了的电子蛙眼的雷达系统，还有可能根据导弹飞行的特性，轻而易举地把真假导弹区分开来。 ③根据蛙眼的视觉原理，借助于电子技术，人们(a.如能制出b.改造了c.不断改进了d.制成了)多种“电子蛙眼”。 ④初步(a.测定b.估算c.计算d.测算)，这场泥石流共发168次，总量为18万多立方米。 A.①b②b③d④a B.①d②a③d④b C.①a③d③b④b D.①c②c③c④d 5.说明文的顺序常见有三种：时间顺序 (包括过程顺序)、空间顺序和逻辑顺序 (事理顺序)。下面几篇按以上三种顺序归类正确的一项是() ①《景泰蓝的制作》②《南州六月荔枝丹》③《蝉》 ④《人民英雄永垂不朽》⑤《眼睛与仿生学》⑥《一次大型的泥石流》 A.⑥②③④①⑤ B.③⑥④⑤①② C.⑥④②③⑤① D.①③⑥④①②⑤ 6.下列几种说法判断正确的一项() A.“仿生学”“感觉仿生学”“视觉仿生学”这三者的关系是种属关系。 B.《眼睛与仿生学》若按说明文写作特点分，是属于记叙性说明文。 C.作者在介绍各种眼睛的仿生价值时，除鹰眼外，其余都是先说眼睛的特点，再说仿生价值。 D.《眼睛与仿生学》一文的说明顺序是由一般到特殊，由简单到复杂，这样写的原因是人眼最重要，动物的眼睛则不然。 7.下列错别字最多的一项是() A.明察秋毫是而不见轻而一举狭窄范围 B.十分清浙明辨是非流连忘反探索奥密 C.稳妥着陆选择道路别具一格赞叹不已
应用光学习题解答13 年
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ，当物像空间的介质 的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm ，则该显微镜的视放大率为 ，物镜的垂轴放大率为 ，目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光 束，则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为 度。 10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板，其等效空气层厚度为 mm 。
11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的 是。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。 13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I0，其中， sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率；一 4、轴上无穷远的物点 5、－20；－2； 10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、保持系统的共轴性 12、提高数值孔径和减小波长 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
一、仿生设计的历史 自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。 生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。 人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。 在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害。 我国古代劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。 春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。 我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。 外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。 一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。 在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。 青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。 为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。 二、仿生设计学的研究内容 1、形态仿生设计学 研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态，如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。
第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2 arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。 共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。
收稿日期：2013-04-05；修订日期：2013-05-03 基金项目：国家自然科学基金(61275011)；国家自然科学基金(51005222) 作者简介：王小蕾(1976-)，女，硕士生，主要从事信号检测方面的研究。Email:wxl-20062006@https://www.doczj.com/doc/fa15091538.html, 导师简介：王克逸(1962-)，男，教授，博士生导师，博士后，主要从事近场光学和微光学的教学和科研方面的研究。 Email:kywang@https://www.doczj.com/doc/fa15091538.html, 目标定位仿生复眼视觉系统成像位置计算 王小蕾，王克逸，曹兆楼，闫培正，郭方 (中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027) 摘要：用于目标定位的仿生复眼视觉系统，目标成像位置的精确计算是提高系统定位精度的关键。文章从像斑能量分布的角度出发，介绍了一种较为适于复眼成像位置计算的方法：能量对称法。该方法以主光线在像斑上的坐标定义像斑重心，以主光线像点是像斑能量对称中心的原理来获得像斑重心(即像斑位置)。文中以仿生复眼视觉系统的简化模型为研究对象，应用能量对称法对理论模拟像斑和实验像斑进行了实际计算，计算表明理论像斑位置可以通过能量对称法准确得到；利用实验像斑位置计算入射光线角度也达到了较为理想的计算精度。文中采用传统的灰度重心法同步计算，与新方法形成对比。关键词：目标定位；复眼；像斑重心；能量；灰度重心法中图分类号：TP391.4；TP391.9文献标志码：A 文章编号：1007-2276(2013)12-3433-07 Location of the target image for compound eye system Wang Xiaolei,Wang Keyi,Cao Zhaolou,Yan Peizheng,Guo Fang (Department of Precision Machinery &Instrumentation,University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China)Abstract:Accurate calculation of the spotlight center position on the image is important to improve target localization accuracy for compound eye system.A method of calculating the spotlight position was introduced based on the symmetric property of the energy field.The position of main light on the image was defined as the position of the light spot on the image,and can be get by calculating the point of the spot energy centre on the image.Simulation and real images were used both with gray gravity method and energy method respectively,and the results show that energy method agrees with ideal position.Incident angle was calculated from the position of the image spot,the result shows energy method is also better than gray gravity method. Key word:target position;compound eye;spotlight center position;energy;gray gravity 第42卷第12期 红外与激光工程2013年12月Vol.42No.12Infrared and Laser Engineering Dec .2013
关于家具设计中的仿生设计 1．仿生家具设计介绍 仿生学bionics是在具有生命之意的希腊语bion上，加上有工程技术涵义的ics而组成的词，大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。仿生设计则是在仿生学的基础上发展起来的。它以仿生学为基础，通过研究自然界生物系统的优异功能、形态、结构、色彩等特征，并有选择性的在设计过程中应用这些原理和特征进行设计。仿生家具设计以单纯质朴的自然意象延伸了人们的心灵空间，沟通人与自然的深层本质关系，同时追求自然生命的有机性质，设计出具有现代审美观念的家具产品。 2．仿生家具设计简要分析 大自然中万事万物的空间形态、结构、特征，都是生命本能地适应生长、进化环境的结果，在仿生形态的学习、研究中，从以下几个方面探索仿生形态解决设计产品问题的方法：①按生物所属种类来划分，有5种仿生方法，它们是动物仿生、植物仿生、昆虫仿生、人类仿生和微生物仿生。②按生物系统特征来划分，有3种仿生方法，它们是形态仿生、装饰仿生和结构仿生。③按模仿的逼真程度可分为具象仿生和抽象仿生。④按模仿的完整性可分为整体和局部仿生⑤按模仿生物的态势可划分为动态仿生和静态仿生。 德国著名设计大师路易吉·科拉尼曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中”。这话道出了自然界是蕴含着无尽设计宝藏的天机。归纳现代家具设计中的仿生，其主要表现在以下几个方面： 2.1形态的仿生 形态从其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态和抽象形态。 1）具象形态的仿生 具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神经后感觉到存在的形态。它比较逼真的再现事物的形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工艺品、日用品应用比较多。但由于其形态的复杂性，很多工业产品不宜采用具象形态。具体的形态仿生也是在家具设计中比较多采用的仿生设计方式。 2）抽象形态的仿生 抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时，会产生“心理”形态，这种“心理”形态必需生活经验的积累，经过联想和相象把形浮现在脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到的形大异起趣。例如孔雀椅的靠背提取孔雀开屏时的产生的“心理”形态，简化形态元素，设计出让人耳目一新的家具产品。
毕业设计（论文）仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程与自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征 2021年4月
摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以与相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构
ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery
《应用光学》 课程编号：****** 课程名称：应用光学 学分：4 学时:64 (其中实验学时：8) 先修课程：大学物理 一、目的与任务 应用光学是电子科学与技术（光电子方向）、光信息科学与技术和测控技术与仪器等专业的技术基础课。它主要是要让学生学习几何光学、典型光学仪器原理、光度学等的基础理论和方法。 本课程的主要任务是学习几何光学的基本理论及其应用，学习近轴光学、光度学、平面镜棱镜系统的理论与计算方法，学习典型光学仪器的基本原理，培养学生设计光电仪器的初步设计能力。 二、教学内容及学时分配 理论教学部分（56学时） 第一章:几何光学基本原理(4学时) 1.光波和光线 2.几何光学基本定律 3.折射率和光速 4.光路可逆和全反射 5.光学系统类别和成像的概念 6.理想像和理想光学系统 第二章:共轴球面系统的物像关系(14学时) 1.共轴球面系统中的光路计算公式 2.符号规则 3.球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 4.近轴光学的基本公式和它的实际意义 5.共轴理想光学系统的基点——主平面和焦点 6.单个折射球面的主平面和焦点 7.共轴球面系统主平面和焦点位置的计算 8.用作图法求光学系统的理想像 9.理想光学系统的物像关系式 10.光学系统的放大率
11.物像空间不变式 12.物方焦距和像方焦距的关系 13.节平面和节点 14.无限物体理想像高的计算公式 15.理想光学系统的组合 16.理想光学系统中的光路计算公式 17.单透镜的主面和焦点位置的计算公式 第三章:眼睛的目视光学系统(7学时) 1.人眼的光学特性 2.放大镜和显微镜的工作原理 3.望远镜的工作原理 4.眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 5.空间深度感觉和双眼立体视觉 6.双眼观察仪器 第四章:平面镜棱镜系统(9学时) 1.平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 2.平面镜的成像性质 3.平面镜的旋转及其应用 4.棱镜和棱镜的展开 5.屋脊面和屋脊棱镜 6.平行玻璃板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 7.确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 8.共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合 第五章:光学系统中成像光束的选择(5学时) 1.光阑及其作用 2.望远系统中成像光束的选择 3.显微镜中的光束限制和远心光路 4.场镜的特性及其应用 5.空间物体成像的清晰深度——景深 第六章:辐射度学和光度学基础(10学时) 1.立体角的意义和它在光度学中的应用
应用光学习题及答案 武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称应用光学专业班级0501～03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题(每题1分,共5分) 1.发生全反射现象的必要前提就是: A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2.周视照相机可以拍摄大视场景物,其利用的: A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3.在望远镜的视度调节中,为适应近视人群,应采取的就是: A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜与目镜 4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用就是: A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确 5.光学系统中场镜的作用就是: A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题(每题2分,共10分) 1.显微镜中的光学筒长指的就是() 2.光学系统中像方顶截距就是() 3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则就是() 4.望远系统中物镜的相对孔径就是() 5.棱镜的转动定理就是() 三、简答题(共20分) 1.什么叫孔径光阑？它与入瞳与出瞳的关系就是什么？(4 分) 2.什么叫视场光阑？它与入窗与出窗的关系就是什么？(4 分) 3.几何像差主要包括哪几种？(4 分) 4、什么叫远心光路？其光路特点就是什么？(4 分)
应用光学习题及答案 四、分析作图题(共25分) 1、已知正光组的F与F’,求轴上点A的像,要求用五种方法。(8分) 2 、已知透镜的焦距公式为f '= nr1 , l 'H= -f ' n -1 d , l H = - f ' n -1 d , ? r d ? nr nr ( n -1 ) ? n( 1 - ) + ( n -1) ? ? r2 r 2 ? 分析双凹透镜的基点位置,并画出FFL、BFL与EFL的位置。(9分) 3 、判断下列系统的成像方向,并画出光路走向(8分) (a)(b) 五、计算题(共35分) 1.由已知f1'=50mm,f2' = -150mm的两个薄透镜组成的光学系统,对一实物成一放大 4 倍的实像,并 且第一透镜的放大率β1= -2? ,试求:1、两透镜的间隔;2、物像之间的距离;3、保持物面位置不变,移动第一透镜至何处时,仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相应的垂铀放大率为多大?(15分) 2.已知一光学系统由三个零件组成,透镜1: f1'= -f1=100 ,口径D1=40 ;透镜2: f2' = -f2=120 ,口径D2 =30 ,它与透镜1之间的距离为d1=20 ;光阑3口径为20mm,它与透镜2之间的距离d2=30。物点A 的位置L1= -200 ,试确定该光组中,哪一个光孔就是孔径光阑,哪一个就是视场光阑？(20分)
第14卷 第3期 2006年6月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.14 No.3 J un.2006 收稿日期:2006202228;修订日期:2006204205. 基金项目:国家自然科学基金(No.60577004)。 文章编号 10042924X (2006)0320346205 曲面复眼成像系统的研究 张红鑫1,2,卢振武1,王瑞庭3,李凤有1,刘 华1,2,孙 强1 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033; 2.中国科学院研究生院,北京100039; 3.吉林大学数学学院,吉林长春130022) 摘要:研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9mm ×0.9mm ×0.5mm 和0.9mm ×0.9mm ×0.75mm 。文中给出了用激光直写设备在曲面基底上进行光刻来制作曲面微透镜阵列的方法。 关 键 词:复眼成像系统;视场角;曲面微透镜阵列;光刻中图分类号:T H703 文献标识码:A Study on curved compound eye im aging system ZHAN G Hong 2xin 1,2,L U Zhen 2wu 1,WAN G Rui 2ting 3,L I Feng 2you 1,L IU Hua 1,2,SUN Qiang 1 (1.S t ate Key L aboratory of A p plied O ptics ,Chan gchun I nstit ute of O ptics ,Fi ne M echanics and Physics ,Chi nese A cadem y of S ciences ,Changchun 130033,Chi na; 2.Gra d uate S chool of t he Chi nese A ca dem y of S ciences ,B ei j i ng 100039,Chi na; 3.College of M at hem atics ,J ili n U ni versit y ,Changchun 130012,Chi na ) Abstract :Two kinds of curved compound eye image systems were st udied.It is t he first time t hat a curved field lens array was int roduced into t he curved compound eye image system to improve t he im 2age quality of t he marginal Field of View (FOV )and enlarge t he FOV.The model of a image system was designed and t he ray t race was completed based t he software L IGH T TOOL S.The FOVs of t he two systems are 60°and 88°;t he volume are 0.9mm ×0.9mm ×0.5mm and 0.9mm ×0.9mm ×0.75mm ,respectively.The lit hograp hy technique to fabricate t he curved microlens array on t he curved substrate by using laser direct writing system was also given. K ey w ords :compound eye imaging system ;Field of View (FOV );curved microlens array ;lit hograp hy 1 引 言 随着光学成像系统应用领域的扩展,人们对 其要求也不断提高,如智能武器的光学传感器、机 器人视觉和微型飞行器等期望光学系统的质量更轻、体积更小、视场角更大以及对运动物体更敏感等,显然,目前我们广泛使用的单孔径光学系统已