改进宽银幕投影显示照明系统的设计方法

照明系统是投影显示系统的重要组成部分,决定着整个系统的亮度和照明均匀性。复眼系统是一种常见的液晶投影显示系统照明结构。传统的复眼照明系统设计方法中,复眼小透镜具有与液晶板相同的长宽比,可以获得能量利用率和均匀性都比较好的照明光斑。但研究发现,利用这种方法设计宽银幕投影显示设备的复眼照明系统,会引起一定的光能损失。针对这一问题,通过对复眼系统设计理论的分析和对实际复眼照明系统的模拟,创新性地提出了在照明系统中引入柱面透镜改变复眼小透镜的长宽比的设计方法,能够有效的提高投影系统能量利用率。模拟计算结果表明,引入柱面透镜的复眼照明系统与传统方法设计的复眼系统相比,能量利用率可以提高5％到10％。     

极紫外投影光刻光学系统

极紫外光刻（EUVL）是半导体工业实现32～16nm技术节点的候选技术,而极紫外曝光光学系统是EUVL的核心部件,它主要由照明系统和微缩投影物镜组成。本文介绍了国内外现有的EUVL实验样机及其系统参数特性;总结了EUVL光学系统设计原则,分别综述了EUVL投影光学系统和照明光学系统的设计要求;描述了EUVL投影曝光系统及照明系统的设计方法;重点讨论了适用于22nm节点的EUVL非球面六镜投影光学系统,指出了改善EUVL照明均匀性的方法。     

高光能利用率极紫外光刻波纹板照明系统设计

针对极紫外光刻照明系统光能利用率低的问题,设计了一套高光能利用率极紫外光刻波纹板照明系统。该系统中波纹板面形采用柱面镜阵列,降低了加工难度;并且根据波纹板反射光线的特性,确定了由修正型复合抛物面聚光镜与二次曲面反射镜组作为中继镜组的结构。整个系统仅采用四片反射镜且其中两片反射镜为掠入射,与传统的极紫外光刻照明系统相比,有效地提高了系统的光能利用率。对一套数值孔径0.33的极紫外光刻投影物镜,给出了与之相匹配的波纹板照明系统设计实例。仿真结果表明,系统的光能利用率可达39.7%,掩模上弧形照明区域扫描方向的积分不均匀度小于2.7%,验证了该设计的可行性和有效性。     

环形透镜暗场落射照明系统设计及其焦移特性的研究

环形透镜暗场落射照明系统越来越多被应用在特型显微镜上.该系统设计的难点是当采用现有的光学设计CAD软件设计计算时,由于环形透镜所具有的焦移特性的影响,难以保证预期的设计效果,也在一定程度上制约了该系统的推广应用.通过理论分析、实验论证和用自编制的照明设计CAD软件进行光线追迹,较好地确定了该系统的焦移量.并在此基础上提出了照明设计CAD与光学设计CAD软件互动迭代的设计方法.     

计算全息法检测离轴凸非球面照明镜组初始结构设计

设计一种特殊的应用于计算全息法(CGH)高精度检测离轴凸非球面系统的照明系统。该照明系统一方面用作参考系统,另一方面将检测光近似垂直投射到待检测镜面上,使得检测系统为近似共光路系统,降低照明系统的制造精度。分析了照明系统的几何光路模型,将复杂的两用途系统简化,得到照明系统工作距离、照明系统焦距以及参考面曲率半径三个特征参量之间的关系。设计时,通过控制这几个特征参量,得到满足检测要求的系统初始结构。设计结果表明,该方法可以满足系统使用要求。     

LED照明系统的光照均匀性设计

随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已能满足许多场合的照明需求。根据非成像反射器的设计方法,研究了一种以单粒LED为光源的照明系统光照均匀性问题,提出了一种能实现目标平面特定区域内的照度值为常数的光反射器面形设计方法。该方法根据目标平面上的照度分布函数建立微分方程,通过求解微分方程得到反射器面形轮廓的函数,根据该函数建立照明系统的模型,用ASAP对该模型进行光线追迹,得到系统的光照均匀性,并进而确定适合数控加工的反射器面形数据。     

基于序列光线追迹原理的快速优化照明设计

为解决LED扩展光源照明系统设计时,优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题,提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中,并利用菲涅尔公式与照度补偿理论,提高了照度拟合速度。同时,通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连,实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型（h/d=2.5:1）匀光透镜设计为例进行试验,结果表明:给定光源和目标面的参数后,获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8 min,优化时间缩短近一个数量级;经SolidWorks成型和TracePro仿真测试,目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%,照明效果提高明显。     

投影电视的均匀照明系统设计

TH741.5 2004064483 投影电视的均匀照明系统设计=Design on illumination systems for projection displays[刊,中]/盛益强(南开大学现代光学研究所.天津(300071)),方志良…∥光电子·激光.—2004,15(4).—416-419 分析和设计了用于提高大屏幕投影电视光学性能的均匀照明系统:透镜阵列和积分方棒。基于弧长为1.2mm的超高压水银灯(UHP),建立嵌套圆的体光源模型,给出了两个照明系统的设计方法和用于2.3cm空间光调制器照明系统的设计参数。仿真结果表明,透镜阵列     

一种应用于LCoS光机的复眼照明系统仿真设计

复眼照明系统利用复眼透镜,可实现高亮度和较好的亮度均匀性,并且有较成熟的偏振处理方法,在投影系统特别是基于偏振光的投影系统中能提供比光棒照明系统更加高的亮度和好的均匀性的画面,使得光能利用率和图像均匀性有了较大的提高。在对复眼照明系统的原理进行分析的基础上,设计了一种用于投影光机的复眼照明系统,并用Matlab对该系统进行了光线追迹的仿真程序设计。对复眼照明系统的光线追迹进行了仿真。实际应用证明,在LCoS中采用本方案设计的照明系统比光棒照明系统具有更高的亮度和更好的均匀性。     

固态体积式真三维立体显示器双灯照明系统设计

为了提高固态体积式真三维立体显示器的显示亮度,根据方棒照明系统的特点,设计了一种基于直流驱动、平行光出射的双灯照明系统。该设计根据光学扩展量守恒原理,提出了一种通过延长投影光源汇聚距离的方法以实现双灯照明。通过光学仿真分析,对设计的双灯方棒照明系统进行优化,提高方棒照明系统的光能利用率和照明均匀性。搭建实际系统,并进行了测试。测试结果表明:采用双灯直流汞灯照明后,2层散射态光阀后的成像亮度为41 711 cd/m2,是单灯的1.4倍,有效提高了固态体积式真三维显示器的成像质量。     

缩减主光斑的衍射理论

结合理论分析和神光装置照明系统的设计,由于光的衍射作用,使通过照明系统的激光束入射到特定靶面成一光斑,为了缩减中央光斑大小,提出了一种新的系统孔径分割法,从光的衍射理论证明这种方法是有效的,使中央光斑缩小,缩减了中央光斑缓慢变化部分.     

钢管直线度的机器视觉测量系统设计

针对钢管在空间方向直线度的测量,采用机器视觉方法,通过获取钢管上下边缘图像,求得钢管中心轴线坐标,评定直线度误差.在整体设计过程中,照明系统采用背光照明方式和平行光管光源,采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并用Zemax对成像系统进行了优化设计和像质分析.根据钢管边缘图像的特征,采用了一种新方法——相邻行灰度差...     

深海光学照明与成像系统分析及进展

深海光学成像系统分为4个子系统:照明系统、相机系统、图像处理系统以及数据存储与传输系统,本文对深海光学成像系统化研究与发展趋势展开分析。文中有针对性地对深海光学成像最前端的两个子系统-照明系统与相机系统进行了较为详细地阐述。其中,深海照明系统进一步细分为3个更小的系统:光源系统、配光系统以及灯阵系统;对于深海相机系统则根据其应用领域及技术特点细分为水下普通成像、激光成像、偏振光成像、3D/全景成像、显微成像以及光谱成像6类。从近年来国内外深海光学成像的发展历史及现状来看,其未来的发展趋势可以归结为以下几点:更高的分辨率,更深的工作深度,更大的观测范围以及更多样的成像方式。     

列阵均匀照明系统的优化设计

结合理论分析和神光系列装置均匀照明系统的设计和实验经验, 从光的衍射、干涉与光束质量等角度分析了由透镜或衍射光学元件组成的列阵大焦斑均匀照明系统参数与靶 面焦斑强度分布的关系, 提出了列阵系统的优化设计方法。     

透射式照明系统的光学设计新方法

在各向同性的点光源系统中,利用光线在照明面上的高度与入射角的关系,用Zemax软件设计照度分布均匀的系统。给出了柯拉照明系统的设计实例。通过LightTools软件对其进行模拟和对实际光源系统进行测定,验证了这种设计方法的可行性。     

列阵均匀照明系统的优化设计

 结合理论分析和神光系列装置均匀照明系统的设计和实验经验, 从光的衍射、干涉与光束质量等角度分析了由透镜或衍射光学元件组成的列阵大焦斑均匀照明系统参数与靶 面焦斑强度分布的关系, 提出了列阵系统的优化设计方法。     

照明系统中点光源的光照度分布分析

简要分析了照明光学系统与成像光学系统的区别。介绍了目前光学设计软件的分类。运用一个具体的照明光学系统分析了点光源的光照度分布分析软件的特性。     

实现LED照明的自由曲面透镜设计

为在特定平面上实现所需照明,从而满足各类LED照明系统的要求,通过透镜的第一面球面和第二面自由曲面的两次折射实现LED的配光设计.根据给出的LED辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布,并预先定义透镜球面的结构参量,可得到一组一阶偏微分方程,数值差分求解直接求得透镜的自由曲面.光源采用发光面积1×1 mm2朗伯体发光的LED,视角180°,由自由曲面透镜得到的各种形状照明面的模拟均匀性皆接近90%,且能量利用率高于98%,编程解一阶偏微分方程组的计算时间少于20 s.     

时间分辨电子显微镜中聚焦系统的设计

本文讨论了时间分辨电子显微镜中电子束聚焦系统的设计.设计的聚焦系统为磁聚焦双聚光镜系统.采用有限元素法计算了聚焦系统的磁场分布,用Runge-Kutta法追迹了电子的运动轨迹,并给出了当样品面上照明光斑的尺寸为设计值时双聚光镜系统的工作参数.采用该双聚光镜系统可为样品提供1μm的照明光斑,满足了时间分辨电子显微镜实现10nm的空间分辨率、100ps的时间分辨率的要求.