基于Zemax的新型匀光鳞甲反光杯系统设计

为进一步优化传统反光杯在匀光、防眩光等方面的问题,基于Zemax仿真软件设计出了一种匀光性能优越的鳞甲反光杯。仿真结果表明,在杯前25 m处的配光屏幕上,最大光照强度为234 lx,中心HV点的光照强度大于0.80 E_max,各指标均符合国标GB 25991—2010《汽车用LED前照灯》的要求。将鳞甲反光杯与微透镜阵列相结合,使配光屏幕上的最大光照强度减小至59.51 lx,在各项指标仍符合国家标准的情况下,该系统的光斑能量更加均匀,且中心区域的光强进一步降低,光斑边缘过渡更加柔和,防止汽车远光灯产生眩光的效果更好,可以大量应用于汽车前照远光灯。     

计算机及时控制反射镜加工质量的软件设计

根据汽车灯具生产厂家对反射镜质量控制要求,利用计算机的高速度和智能化,并加上数学方法的处理,能够非常全面地掌握整个反射镜面型误差的情况,而且能将有误差的面型通过光学计算用配光形式直接显示于显示屏,能直接反映面型误差对配光的影响,及时对加工误差进行控制,减少反射镜的废品率,保证了汽车灯具的质量.文中给出设计软件的使用效果及所达到的功能.     

固着磨料研磨抛物面的建模与实验研究

针对抛物面零件的加工难题,采用固着磨料来研磨抛物面零件是一种新方法。根据抛物面受力下的力学分析,总结出了抛物面研磨时的受力状态以及相对研磨速度的变化,基于Preston方程总结出的磨具保形磨损理论,推导出磨具上丸片的分布规律。根据算例设计出了满足要求的磨具系统,磨具的研磨实验表明,面型最大误差为0.085 7 mm,面型精度能满足大部分零件的精度要求。     

LED铁路信号灯的光学系统研究

随着大功率LED光源和照明技术的发展,LED已经广泛地应用于照明领域,这也给灯具的配光设计带来了新的挑战.从LED光源应用于铁路信号灯的实际要求出发,对LED铁路信号灯的光学系统和灯具的配光进行了研究,设计出了一种透镜型的光学结构,并通过光学软件Tracepro进行了模拟仿真,从而达到了铁路信号灯要求的光强度和光束散角...     

基于Zemax的汽车新型反光杯设计

利用Zemax光学设计软件设计了一款适用于家用小型汽车前照远光灯的汽车反光杯。针对国标GB 7258—2017《机动车运行安全技术条件》性能要求,对普通的汽车反光杯采取结构改良等优化措施,使其二次配光效果更好,中央光斑进一步集中,视觉效果更加柔和。仿真结果表明:系统有效作用距离为150 m,10 m处中央光斑平均光照强度为4 552 lx,出光角为-10°～+10°。各项主要性能指标均达到国家最新标准,在不增加工业生产成本的前提下,具有适应未来批量3D打印生产模式的潜力。     

一种利用自由曲面透镜的LED路灯配光设计与研究

随着半导体照明技术的发展,LED路灯应用日益广泛。其二次配光设计对LED路灯照明具有重要的作用。LED路灯应用中,为了使其照度和照度均匀度满足一定的要求,设计采用了自由曲面透镜的二次配光。根据折射定律、目标照明面光分布和照度均匀建立自由曲面的方程,数值法求得面型数据并导入建模软件拟合成透镜实体,对利用自由曲面透镜配光的LED及LED路灯进行了光线追迹仿真及分析。结果表明基于自由曲面透镜的LED路灯具有较好的照度、亮度和均匀度。     

LightTools软件在均匀光分布的照明系统设计中的应用

以模拟单颗LED的均匀配光为例,介绍了LightTools软件在照明系统设计中的应用,以便更进一步地掌握和使用LightTools软件。文中借助LightTools软件,在单颗LED上建立反光杯模型,在反光杯出光口建立透镜阵列,并在目标照射面上建立目标区域的强度网格,通过LightTools软件的优化模块进行优化后,可在目标区域得到均匀的光强分布。利用LightTools软件进行辅助设计和优化模拟,具有很高的可信度,也可以大大缩短照明设计的周期。     

一种基于力密度的网状可展开天线索网结构初始形态设计方法

针对环形网状可展开天线索网结构的初始形态设计问题,提出一种基于力密度思想的找形与找力相结合的优化迭代设计方法。该方法将索网结构初始形态设计分为前、后索网设计两部分。通过优化迭代的方法设计前索网,在满足网面精度要求的条件下,实现前索网所有内部索段的张力相等、边界索段与内部索段的最大张力比最小;根据前索网的形和力,在调整索保持竖直、后索网满足高度要求的条件下,通过优化实现后索网最大张力比最小。仿真算例表明,对于旋转抛物面和偏置抛物面索网结构,该方法与现有方法相比,均可进一步提高索网张力的均匀性,该方法正确有效。     

氮气对车灯光导配光影响的研究

随着汽车行业发展迅速,对汽车照明系统的要求日益提高。光导的使用不仅提高车灯的欣赏性,而且减少LED光源使用、降低成本。该光导的加工方式主要是注射成型,配光无法达到要求。主要针对某一光导在氮气隔绝条件下注射成型,验证其对光导的配光改善效果。实验证明:氮气对配光改善无显著影响,同时降低了各测试坐标点配光的合格率。     

PCB曝光机照明系统的均匀性仿真与研究

近年来,电子信息类产品在不断地追求着高性能化,印刷电路板也随之高密度、微线化。紫外线曝光机是印制板制造工艺中的重要设备,而光学曝光作为PCB制作工艺过程中的一个重要环节对光照度的均匀性要求比较严格,现应用非成像光学的设计方法,实现了一种新型的曝光机均匀照明系统,并使用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对该光学系统进行了模拟仿真。实验表明,采用该研究设计的照明系统能够改善PCB曝光机紫外照明光源的配光性能,光强分布均匀稳定、能够满足光学曝光过程对光源的指标要求,具有可操作性。     

360°高阶非球面反射式全景镜头设计

为了简化系统配置、提高图像采集及处理效率,实现单一光学系统环视高清全景成像,依据折反射式光学系统的工作原理,设计了高阶非球面反射式360°全景镜头,并对光学结构和系统像质进行优化设计。该相机采用高阶非球面反射镜压缩视场角,将垂直光轴方向俯仰角从-55°到20°的环视目标光引入到系统,接着,在后续光路中利用玻璃透镜组对目标光进行接收,并使其聚焦于相机靶面,获得物体的环形全景图像。通过对系统像质的优化,得到高清的360°环视全景图像,并对光学系统的主要性能指标进行了分析。所设计的360°全景镜头采用1片高阶非球面反射镜和10片玻璃球面镜组成,系统的焦距为0.4mm,光圈数为2.2,俯仰角达到75°,像方全视场在150lp/mm处的光学传递函数值均大于0.3。该360°全景镜头采用单一光学系统成像,解决了传统拼接式全景镜头图像采集与图像处理效率低的问题,同时通过简化系统结构,使该产品符合成本低、可量产的要求。     

分孔径三视场中波红外光学系统

为了克服单一光学通道长焦距与大视场之间的矛盾,设计了一款分孔径大变倍比三视场中波红外光学系统。该光学系统采用分孔径技术,包括小视场光学通道和中视场/大视场光学通道,两个通道之间的转换通过切出切入45°放置的反射镜完成,小视场光学通道采用二次成像,仅采用6片透镜,透过率高;中视场/大视场光学通道采用三次成像;小视场光学通道与中视场/大视场光学通道共用一片反射镜和中继组,实现了共出瞳分入瞳——分孔径;小视场长焦距为1 120mm,大视场短焦距为22.58mm,变倍比达到53×;对小视场光学通道进行了三次立体折叠,对中/大视场光学通道进行了一次折叠,有效地对横向和纵向尺寸进行了控制,外形包络在270mm×217mm×258mm范围内,系统紧凑,实现了兼具长焦距和大视场的三视场中波红外光学系统。设计及实验结果表明该光学系统像质良好,满足热像仪使用要求。     

An optical lever by using a mode-locked laser for angle measurement

A new concept of optical lever for angle measurement having an extended angular measurement range with a mode-locked laser as the light source, which is significantly extended from the conventional photodiode (PD)-type optical levers with a single frequency laser, is proposed. In the proposed concept, a collimated laser beam of the mode-locked laser is made incident to a grating reflector to generate a group of first-order diffracted beams from the grating reflector. Differing from a conventional PD-type optical lever employing a laser beam with a single frequency as the light source, the angle measurement range can be significantly expanded for the sake of the group of widely-spread first-order diffracted beams. In addition, the proposed optical lever has a potential of assuring the traceability of angle measurement by linking it to the optical frequency comb based on the mode-locked laser, which is employed as the national standard of time and frequency. In this paper, as a first step of this research, a mode-locked femtosecond laser is employed as the light source of the proposed optical lever. To distinguish each of the first-order diffracted beams generated with the combination of the mode-locked femtosecond laser and the diffraction grating having a grating period of 1.67 μm, a Fabry-Pérot etalon is employed in the setup of the optical lever to modulate the distance between two neighboring beams in the group of first-order diffracted beams. Experimental setups are developed, and basic experiments are carried out to verify the feasibility of the proposed optical lever.     

LED封装光学结构对光强分布的影响研究

从发光二极管的发光原理及结构出发,建立了发光二极管的光学模型,获得了发光二极管的光强分布曲线,并与实际测量数据进行了比较。通过改变模型中反光碗的张角、支架的插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸,得到不同结构参数下的光强分布。实验结果表明：反光碗张角、支架插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸对LED光强分布的影响有一定的规律性。这些规律对生产特定光强分布需求的LED具有实际的指导意义。     

长距离无衍射光莫尔条纹直线度测量系统的工作原理

在无衍射光测量直线度系统中 ,常常采用锥透镜作为产生无衍射光的元件。要实现长距离的直线度测量 ,则必须采用大口径锥透镜 ,制造成本较高 ,整个系统体积比较大。提出一种用偏转抛物镜系统来替代锥透镜产生无衍射光束 ,可以实现大口径无衍射光束。具有成本低 ,精度较高 ,实现方法简单等优点。     

一种用于曲面快速测量的激光片光源的研究

与快速成形技术有关的自由曲面快速反求工程中,测绘曲面所用的被称为光刀或片光的细长光条的质量是至关重要的。介绍一种应用柱面反射镜单向扩展光束形成激光片光的方法,并根据常用Ｈｅ－Ｎｅ激光为高斯光束的特性,应用长焦距透镜压缩其发散角,使激光片光具有很大焦深。激光光强的高斯分布使光刀宽度的中心具有极大值,使得片光的质量具有优良的特性,非常容易实现,并有利于摄像机采集。介绍了这种片光源的工作原理、片光的性能     

新型光子纳米射流器件的设计

光子纳米射流是一种高强度,极窄的亚波长电磁场区域,它是由介电微球或微柱体的Mie散射对电磁场的聚焦作用产生的。光子纳米射流广泛应用于激光加工、纳米光刻、光学高密度存储以及超分辨率显微镜。从径向偏振光的角度出发,使用一种介电圆环结构对光束进行聚焦,由于径向偏振光在焦点区域可以产生较强的纵向场,通过优化圆环的尺寸、折射率以及与物镜焦点的相对位置,可以得到超过90%光束质量的纵向光子纳米射流,而且强度相比于未使用圆环时可以提高约一个数量级,并在高折射率下可以获得半高全宽小于衍射极限尺寸的光斑,因此该结构预计可以在粒子加速、光镊以及拉曼光谱学中有所应用。     

数字电影滤光反射镜光谱设计

为了满足数字电影光学系统色温要求及提高光源能量利用效率,降低设计及光学薄膜镀制难度,计算了色温变化小、光源利用效率高的可见光高反射光谱波段。根据椭球滤光反射镜的工作原理及滤光薄膜的光谱特性,结合氙灯光源光谱及人眼的视觉函数,分析了可见光不同光谱波段对系统光效率及色度坐标的影响。获得了可见光波段光效利用率高,色度参数变化小的波段范围,解决了数字电影反光镜滤光薄膜可见光高反射波段初始设计问题。由滤光薄膜设计及镀制结果得到,405～690nm波长范围可作为数字电影滤光反射镜薄膜高反射区域,相比与氙灯光源光谱,x、y色度偏差不超过0.001,理论反射光光效率达99%以上。     

基于复合抛物面聚光器的LED反射器的设计

针对发光二极管(LED)具有寿命长、发光效率高、显色性好、节能等诸多优点,基于复合抛物面聚光器(CPC)的结构与原理,设计了一种LED反射器,通过与传统荧光灯灯具比较,采用最优化理论和光学软件TracePro对其进行模拟仿真,结果表明这里所设计的反射器具有光场分布合理,充分利用光能节约能源,传统反射器无法比拟的优点.     

Design and characterisation of a single-reflection,solid-state detector with high discrimination against backscattered electrons for cathodoluminescence microscopy

Aportable solid-state detector (SSD) for cathodoluminescence (CL) has been constructed and tested. The detector geometry utilises a parabolic reflector to direct light towards the solid-state detection element. The photo-sensitive area of the solid-state photodiodes is situated at a level in line with or sightly below the top surface of the specimen to minimise the collection of backscattered electrons (BSEs) coming directly from the beam impact point. The components have been integrated into a single unit to enhance portability. In comparison with a commercial CL detection system, the new geometry shows excellent efficiency in rejecting BSE contribution during CL operation. A light collection solid angle close to 1.97π steradian is realised in this geometry, higher than other SSD-CL systems. A method for characterising CL detection system performance has been developed.