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自由曲面光学系统设计及其应用 总被引:2,自引:0,他引:2
介绍了自由曲面光学系统研究背景,自由曲面描述方法,光学设计中的逐步逼近优化和像质自动平衡优化两种算法。并以实际应用中的头盔光学系统设计及大视场、高分辨率头盔显示器的设计为例对这些方面进行分析,讲解了自由曲面光学系统设计及其应用。 相似文献
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将龙格-库塔优化器用于无波前探测自适应光学系统,提出基于RUN的自适应光学控制方法。以61单元变形镜为波前校正器件,不同湍流强度下的畸变波前为校正对象,建立基于RUN优化算法的自适应光学系统模型。对比分析基于RUN、PSO、DEA和GA等算法的波前校正效果、校正速度和局部极值。结果表明,相比基于粒子群优化算法、差分进化算法和遗传算法的自适应光学系统,在取得相同校正效果时,基于RUN优化算法的波前校正系统在不同湍流条件下的校正速度均提高三倍以上,且RUN算法不易陷入局部极值。研究结果可为基于RUN优化算法的波前校正系统的实际应用提供理论基础。 相似文献
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本文基于ybar-y图, 建立了计算光学系统一阶结构的数学模型, 并利用粒子群优化算法对模型进行了求解, 可以自动优化出各种光学系统的一阶结构. 编写了一套含图形用户界面(GUI)的软件, 将光学系统的基本设计要求进行处理后导入GUI, 求解之后利用商用光学设计软件如ZEMAX等, 将一阶结构转换为实际透镜结构, 然后经过透镜优化, 就可以设计出满足要求的光学系统. 根据本文所提出的光学结构计算方法, 首先进行了1300万像素手机摄像物镜的设计, 该物镜使用了4片非球面, 各项性能指标能够满足设计要求. 然后设计出一套头盔显示光学系统的目镜, 使用了两片非球面透镜实现了90°的视场角, 其他的性能指标也都满足要求. 两类光学系统的设计实例验证了该方法是一种可靠的光学系统一阶结构获取方法. 相似文献
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子孔径拼接检测光学系统波前机械定位误差补偿算法 总被引:3,自引:0,他引:3
为了实现大口径光学系统波前子孔径拼接干涉测量,保证子孔径采样数据准确定位,提出了子孔径拼接定位补偿算法。介绍了该算法原理,分析了该算法子孔径定位误差补偿能力。首先根据被检光学系统和子孔径口径大小规划出采样子孔径布局,在子孔径采样装置机械精度误差范围内对子孔径进行拼接,根据所求子孔径定位误差补偿系数和调整误差系数,得到被检全孔径波前,完成大口径光学系统波前的拼接检测。通过仿真验证了该算法的可行性,在机械平移定位精度为1 mm和转动角定位精度为0.5°时,用该算法实验检测口径为200 mm的光学系统平面波前。检测结果表明该算法稳定可靠,能有效补偿机械精度引起的子孔径定位误差,从而可放宽对机械定位精度的要求。 相似文献
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提出将粒子群算法用于三片镜光学系统的优化设计。设计了关于曲率半径、透镜面之间的距离、玻璃折射率、系统长度等光学系统结构参数的光学评价函数,用此函数作为粒子群算法中的适应度函数,实现了对光学系统的自动寻优。给出了用粒子群算法进行三片镜光学系统设计过程实例,结果证明:用粒子群算法可以设计出球差、子午场曲、子午光线弥散值都很小的三片镜光学系统;并且用该算法进行光学设计不需要知道系统具体的初始结构,克服了现有光学设计软件高度依赖具体初始结构的缺点,可以自由控制结构参数的搜索范围,从而提高光学系统设计的智能化程度。 相似文献
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为了实现NA1.35投影光刻光学系统高质量成像,在设计过程中除了控制波像差,还需进一步优化光学系统的偏振像差。利用Jones光瞳和物理光瞳表达了NA1.35投影光刻光学系统的偏振像差,并用二向衰减量与延迟量分析了光学系统偏振像差的大小;根据光线入射到不同光学面上最大入射角度的不同,为每个光学面设计相应的膜系以优化光学系统的偏振像差。相比于采用常规膜系,膜系优化后NA1.35投影光刻光学系统的二向衰减量和延迟量分别减小到了0.021 8、0.057 2 rad,即减小了光学系统的偏振像差。利用Prolith光刻仿真软件,分别对采用常规膜系和优化膜系的NA1.35投影光刻光学系统进行曝光性能仿真,结果显示:膜系优化后光学系统的成像对比度提高了4.4%,证明了NA1.35投影光刻光学系统偏振像差优化方法的有效性。 相似文献
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混沌光学系统辨识的支持向量机方法 总被引:5,自引:2,他引:3
将支持向量机用于混沌光学系统的辨识,以布拉格声光双稳混沌系统为例,通过计算机仿真实验,尝试了用最小二乘支持向量机进行混沌光学系统辨识的可行性,并将其与采用反向传播算法的前向神经网络辨识方法进行了比较。采用最小二乘支持向量机辨识的优点是其训练过程遵循结构风险最小化原则,不易发生过拟合现象;它通过解一组线性方程组可得到全局唯一的最优解;最小二乘支持向量机的拓扑结构在训练结束时自动获得而不需要预先确定。结果表明,本方法的辨识精度和速度均优于基于反向传播算法的前向神经网络,且对含噪混沌光学系统的辨识也同样适用,它可作为混沌光学系统辨识的有力工具。 相似文献
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应用非球面提高光学系统成像质量是镜头设计的常用手段。基于平面对称光学系统的波像差理论,通过分析鱼眼镜头各光学面的波像差贡献,将波像差贡献突出的光学面作为应用非球面的待选对象,结合波像差随非球面系数的变化趋势,确定应用非球面的光学面;应用优化算法和基于光线点列图分布定义的评价函数优化鱼眼镜头系统。通过对一个鱼眼镜头实例进行非球面优化,其点列图范围从全球面优化设计时的200 μm下降到100 μm,其评价函数值下降1个数量级,证明该方法能明显提高镜头的成像质量,对如何有效应用非球面优化鱼眼镜头的光学系统具有借鉴意义。 相似文献
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Hua Qin 《Optics Communications》2012,285(13-14):2996-3000
In order to design a single aspheric lens to meet the requirements of spherical aberration, the particle swarm algorithm is applied to the aberration correction for a single aspheric lens. A mathematical model is constructed, and a program code is developed. Merit functions in an optical system are employed as fitness functions, which combined coefficients of a higher order polynomial equation, a reciprocal of radius of curvature, the conic constant, thicknesses among lens surfaces and refractive indices regarding an optical system. By using this function, the automatic correction of spherical aberration is carried out. The example for a single aspheric lens design using particle swarm algorithm shows that PSO as a tool of the spherical aberration correction for a single aspheric lens is simple and effective, and easy to find a series of good design results. The asphere's more complex surface profile can reduce or eliminate easily spherical aberration at different incidence heights at one time. The automatic design and analysis of a single aspheric lens using this method from the view of a particular optical design problem are presented. 相似文献
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Hua Qin 《Optics Communications》2011,284(12):2763-2766
This paper describes a novel application of Particle Swarm Optimization (PSO) technique to lens design. A mathematical model is constructed, and merit functions in an optical system are employed as fitness functions, which combined radiuses of curvature, thicknesses among lens surfaces and refractive indices regarding an optical system. By using this function, the aberration correction is carried out. A design example using PSO is given. Results show that PSO as optical design tools is practical and powerful, and this method is no longer dependent on the lens initial structure and can arbitrarily create search ranges of structural parameters of a lens system, which is an important step towards automatic design with artificial intelligence. 相似文献
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Suppression of primary chromatic aberration by genetic algorithm in an advanced telephoto lens 总被引:1,自引:0,他引:1
This paper proposes a new method for finding a suitable glass combination set for an advanced telephoto lens via a genetic algorithm (GA). Normally, glass properties, inclusive of index and Abbe number, play a significant role in the elimination of primary chromatic aberration. So many optical glasses (over 300 different refractive types) have been developed hitherto that it is difficult to choose a state-of-the-art glass combination quickly. According to the newly developed GA operations in this paper, however, several suitable glass combinations can be found quickly through a unique sequence of function selection, crossover and mutation. An advanced telephoto lens design is employed in this research, which has the characteristic of being more sensitive to axial aberrations than lateral chromatic aberrations. The GA operations are described in the macro of the optical software program, CODE V. The simulation results in this research show that the primary chromatic aberration is efficiently eliminated after the application of GA. The main goal of this research is that during optimization, error function could be minimized only if primary aberrations are well under control in our first step; in a telephoto lens, the secondary spectrum of longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration caused by distortion play a role in chromatic aberration control as well; however, optimization with a combination of both primary chromatic aberration and secondary chromatic aberration will complicate the process with a lot of working variables. The GA method introduced in this paper might efficiently eliminate the primary chromatic aberration first by finding the best glass combination and its trend and then simplifying the following optimization process for all optical systems. 相似文献
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远焦小型线性变焦距物镜的设计原理 总被引:1,自引:0,他引:1
介绍远焦小型变焦距物镜的设计原理及方法。合理选取物镜的光学参数使变焦距物镜小型化 ;选取透镜的玻璃材料校正物镜的色差 ;采用适应法光学自动设计程序进行像差平衡 ,提高变焦距物镜的像质。所设计的变焦距物镜适用于多种医用内窥镜图像显示系统 ,其像质可与高分辨率的CCD图像传感器匹配。 相似文献
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根据平显视差测量原理中自动调焦的要求,设计了一个相对孔径与调焦范围均较大的内调焦物镜。针对内调焦传统设计方法的不足,在对内调焦各镜组选型后将它们组合成为一个系统,采用多重数据结构设计的方法,对不同物距下的结构进行同时优化,从而解决了近距离的成像质量难以控制的问题。所设计的内调焦物镜在不同的物距下成像质量稳定,无穷远时光学传递函数(MTF)值在空间频率为120 lp/mm时轴上与轴外均达到0.4以上,物距在300 mm时轴上视场MTF为0.3,轴外视场弧矢MTF在0.3以上,子午MTF达到了0.2;相对畸变均控制在1%以内,有利于后续的图像处理工作。 相似文献
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