大视场针孔CCD摄像物镜设计中的非球面应用

由于大视场会带来大的垂轴像差,尤其是畸变,以及结构的不对称性,ＣＣＤ针孔物镜一般视场不超过７０℃。应用非球面光学设计,不仅使视场大于等于８０℃,且畸变较小。此外,通过实例对球面设计与非球面设计进行比较,论证了非球面光学设计的优越性。     

硫系玻璃在长波红外无热化连续变焦广角镜头设计中的应用

针对市场上现有红外广角镜头大多采用定焦结构且缺乏无热化设计的现状,根据光学变焦系统的设计原理,设计了一种有效焦距范围为10~24 mm（变倍比为2.4:1）、视场角变化范围为34~90、工作波段为8~12 m、F/#为2.8的无热化连续变焦广角镜头。考虑到红外镜头多用在温度变化较大的使用环境中,系统设计选用了硫系玻璃NBU-IR2（Ge20Sb15Se65）以及常规红外材料锗（Ge）和硫化锌（ZnS）制备的六片镜片,通过合理分配各个镜片的光焦度及其空气间隔等参数,在连续变焦设计的基础上实现了无热化的光学设计效果。实验结果显示,系统在-40~60℃的温度范围内均可实现品质良好的红外热成像效果,调制传递函数全视场范围内均大于0.25。系统结构较为紧凑简单、质量较轻,仅在一片硫系玻璃镜片上设计了一处非球面,可有效控制光学系统的加工成本。整体设计适用于车载夜视等应用领域。     

非球面光学设计技术综述

非球面光学在工业、国防和商业等领域的应用中具有十分重要的意义。当用非球面设计光学系统时,非球面方程的选用十分重要,决定着系统最佳优化结果。文章介绍了非球面光学技术的发展过程。分析了常用非球面的应用方程,井对非球面应用方程的特点及非球面系数的关系进行了概述,较详细地分析了各类非球面应用方程的适用范围,最后概述了非球面光学在军事、工业等领域的应用以及发展趋势。     

非球面扩束器的设计

本文根据像差理论,叙述了非球面扩束器的设计方法。带有高次曲面的扩束器物镜能对大相对孔径的透镜校正像差.通过具体的实例,阐明了相对孔径加大,物镜的高次项增加,目镜结构复杂化,筒长同时可以大大减小。     

非球面光锥的设计

介绍一种大视野角实心光锥系统的设计方法,其中包括设计的难点、研究思路、解决方法及实际结果.传统的透射式光学系统要做到大视野角的能量汇聚,一般结构比较复杂,镜片数量多,即使只进行适当的像差校正也相对困难,而此实心光锥系统与传统透射式光学系统相比,具有成本低、结构简单、安装调试方便等显著特点.该光学系统主要用于大视野角近红外光的汇聚采集,可以根据实际运用要求进行相应的参数修改,从而用于其它波段的能量汇聚系统中.     

激光聚焦非球面透镜设计

本文论述激光聚焦光学系统的设计特点，介绍用等光程原理设计激光聚焦非球面透镜的方法及实例。     

脉冲激光测距系统中非球面物镜的设计

简要介绍了脉冲激光测距的工作原理及其光电特性。并以总体设计所确定的初始结 构参数为基础,应用薄透镜系统的初级像差理论的P、W法实现非球面物镜的优化设计,给出了满足系统要求的非球面物镜的像差结果。     

非球面变焦扩束系统的设计

文章讨论了如何将二次旋转非球面透镜引入变焦扩束系统设计中,并给出了一个采用非球面透镜的变焦扩束系统的设计方案和参数。这个扩束系统的扩束比可在2．3－18之间连续改变,最大角差小于03mard。与采用球面透镜的扩束系统相比,非球面透镜的采用不仅可以简化系统的结构,而且可以取得更大的变焦范围,并使输出光束的质量有较大提高。     

投影显示系统中的非球面技术

在投影显示装置的光学系统中，采用非球面后，不仅能使投影光学系统的球差、色差和畸变等像差得到校正，而且还能减小系统的几何尺寸和重量。但由于非球面的制造和检测要比球面难得多，这个领域涉及到很多高新技术，所以长期以来我国不能大批量生产非球面透镜。本文简要介绍了非球面制造和检测的主要技术问题。     

具非对称非球面镜之指纹辨识器的光学设计

传统的光学式指纹辨识器,为了矫正像差与提升成像品质,会在棱镜的出射面加上一个对称非球面镜(简称传统型),本文提出一个新的指纹辨识器结构(简称改良型),此结构是在棱镜的光源出射面上,加上一片非对称非球面镜.研究过程中,我们使用点光源近似模型进行设计与模拟,并以数字的方式去呈现改良型的成像品质在各方面均优于传统型的指纹辨识器.在改良型架构下,指纹大小范围在 16平方根2 mm 以内,影像对比度皆可达到 0.5 以上,反观传统型架构,离轴两侧的影像对比度降至 0.2 以下.     

非球面镜在光学读取头中的应用

非球面镜的使用能大大简化光学系统,因此被越来越多地应用到各种光学设计中。阐述了非球面镜发展的意义及其在光盘机光学读取头中的应用,并介绍了光学读取头物镜性能的评价和制作材料。     

手机镜片非球面面形精度PV评价标准分析

光学元件的面形精度是评价其是否符合要求的重要指标,一般使用峰谷PV值作为评价标准,即元件表面最高点与最低点的差值。PV值在用UA3P检测仪进行测量时具有较大的波动性,易受环境影响。为更有效地对手机镜片非球面面形精度做出评价,通过实验检讨了三种评价标准PV、PV、PVq对真实表面的反映情况,结果显示PV、PVq对环境因素相对不敏感,可以在一定程度上排除脏污点等奇异点对测量结果的不良影响;同时证明PV、PVq对检测精度的变化相对不敏感,以及在批次生产中具有较好的评价稳定性。     

利用曲面计算全息图进行凸面非球面检测

基于曲面计算全息方法，设计了检测大口径凸面非球面的干涉仪，其精度可优于λ/30(P-V值)。研究了利用激光直写设备在曲面基底上制作全息图的方法，由于全息图的线宽变化较大，采用刻线的两边精确写入、中间螺旋线写入快速填充的策略，有效提高了写入精度和效率。在口径110mm、曲率半径500mm的曲面基底上，制作出了全息元件。利用自制的干涉装置，对用金刚石车床车削成的、口径100mm的凸面非球面进行了检测，非球面的精度为0．8λ(PV值)，检测结果与车床的精度吻合很好。     

环形高次非球面参数的测试

环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛,为了精确测量其非球面参数和矢高,在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上,分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系,提出了一种基于坐标变换规范测试数据,通过空间数据转换将测试数据降维,数据处理由三维空间转换到二维平面,进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案.通过泰勒级数展开,对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系,并对某高次非球面进行实物检测.检测结果表明矢高拟合精度达0.001 mm,非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致,检测方案合理可行,为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径.     

高斯光束整形为平顶光束的非球面镜系统设计和面形参数分析

在将高斯光束整形为平顶光束的整形系统中,由两个非球面镜组成的系统是比较简单的结构形式,该系统由平凹镜和平凸镜组成.在实际生产加工中,非球面镜的非球面度直接反映加工的难度.在理论分析高斯光束整形为平顶光束的基础上,分析计算了几个特性参数对非球面截面曲线的影响,然后根据实际需要,在保证其紧凑性、尽可能地降低非球面度同时,按...     

非球面面形测量技术

非球面技术广泛使用于相机、手机、DVD、通信、天文、军事系统等诸多领域中,非球面镜头具有成像质量高、体积小、重量轻的特点。在非球面技术中,非常关键的一项就是非球面面形的测量。最早用于非球面测量的是接触探针法,经过长期的发展,其测量技术已日臻成熟,但难以兼顾高精度和高效率的要求。非接触式测量方法虽然也发展了近40年,先后出现了许多不同的测量方案,但依然存在难以实现高精度、高效率的问题。随着非球面制造技术的不断进步,人们对快速高效、高精度的非球面测量技术的需求日益迫切。根据不同的测量原理对各种测量技术进行了介绍和比较,指出其优缺点,进而对未来的非球面面形测量技术发展方向进行了预测。     

小口径非球面检测的方法

在分析各种传统检测方法的基础上,研究了小口径非球面的检测方法,给出了设计实例,实现了非球面曲面的光学检测,满足了非球面曲面在工程中的应用。     

一款车载镜头设计

为了满足汽车倒车需求,设计了一款结构简单、生产成本低廉的广角倒车镜头。镜头为4片式结构,第1片为玻璃,其余3片为塑料,使镜头满足在恶劣环境下工作的要求。镜头F数为2.8,水平视场为185°,且实验结果显示边缘视场畸变得到较好控制。设计的镜头已经开始量产。