非球面齐明透镜的设计

鉴于过去文献只对非球面消球差透镜做了分析,根据初级像差理论给出了非球面齐明透镜(同时消球差和彗差)初始结构的求解方法,包括非球面齐明单透镜和非球面齐明双透镜的求解方法;并利用Zemax光学设计软件验证了这种求解方法的正确性.通过大量的计算给出了各种关系曲线,并分析了相对口径与透镜球差的变化关系,这些分析对光学系统的设计都是有益的.     

用于小型传感器的非球面透镜的最佳化设计

本文所阐述的大数值孔径,小型传感器非球面透镜的最佳化设计方法与采用普通软件包的设计方法不同。此大数值孔径非球面透镜的最佳化结果是在最小发射角和无球差严格约束条件下解微分方程获得的。确定的最佳化镜头具有最小的能量损失和最小的发射角,并仅与塑料或玻璃材料的折射率有关。由于制造具有两个非球表面的透镜模件很复杂,所以采用简化的最佳化设计方法,可放松对公差的要求。特别是塑料光学元件与光电子器件集成时,更有利。     

基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,根据几何光学原理,分别针对半导体激光器弧矢和子午方向的不同发散角度建立数学模型,设计出了在两个相互垂直的方向上具有不同非球面面型的非球面透镜,并在ZEMAX光学设计软件中进行了仿真。经非球面准直透镜准直之后,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从35°和7.5°压缩到了1.8 mrad和0.84 mrad,在距离光源10 m处接收面上的总光功率为0.497 W,光能利用率高达99.4%。结果表明,在相互垂直的方向上具有不同面型的非球面准直透镜对半导体激光器的准直具有良好的效果。     

激光测距仪用非球面准直透镜优化设计

针对激光测距仪使用的650 nm激光二极管光源的远场发散角特点,结合非球面光学设计理论,使用ZEMAX软件模拟计算了非球面透镜准直系统成像像差并进行了最优化,设计出非球面准直整形系统,给出了系统数据、点列图、横向像差特性曲线和光程差仿真图。给出了一种采用非球面透镜准直系统对激光二极管的发散角进行压缩准直的设计。由计算结果可知,准直整形后的最大发散角压缩为0.199 9 mrad,相应的光斑更均匀,能量利用率提高。给出的光学系统结构简单、制作方便、具有很好的球差校正能力、成像精度高且使用方便。     

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。     

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。     

激光标线器非球面柱透镜设计

针对基模能量高斯分布造成的激光标线器线斑能量分布不均匀的问题,提出了一种非球面柱透镜的解决方法。该方法不同于传统的旋转对称整形系统的设计,属于非对称整形系统的设计范畴。根据光束传输的能量分配守恒法则和折射定律建立方程组,通过数学软件数值求解方程组,解得非球面矢高表达式。光学软件模拟表明,所设计的非球面柱透镜能使线斑能量均匀分布,工作距离范围宽,不仅适用于准直入射高斯光束,而且适用于会聚入射高斯光束。     

用于光丝激光雷达收集系统的非球面环带菲涅耳透镜设计

为满足激光雷达收集系统对远距离荧光信号探测要求,提出了一种基于多软件协同循环优化各环带面形的非球面环带菲涅耳透镜设计方法,并进行了透镜面形误差分析及透镜样件性能测试。利用该方法设计了一个直径为300 mm、焦距为670 mm的高收集效率菲涅耳透镜,使用LightTools软件对设计的菲涅耳透镜进行了光学仿真,收集效率可达52.2%。仿真和实验结果均表明：在400～950 nm光谱范围内,设计的菲涅耳透镜减小了透镜球差和色差对收集系统的影响,具有较高的能量收集效率,提高了系统光能利用率,满足系统性能指标要求。     

蓝光光学头中非球面物镜的设计

本文是关于蓝光光学头的核心元件--非球面物镜的设计讨论.文中论述了非球面物镜的设计理论、初始结构参数的确定以及如何利用zemax仿真;并介绍了光学头用非球面物镜的评价参数.设计的物镜在有视场角的情况下仍然很好的符合使用要求.     

伽里略非球面透镜扩束器

在激光系统中，伽里略球面透镜扩束器已得到广泛地应用，但是，它有许我乐足之处。本文中，研究了伽里略非球面透镜扩束器，给出了伽里略非球面透镜扩束器光学系统设计的方法和设计结果。我们得出的结论是：伽里略非球面秀镜扩束器比伽里略球面透镜扩束器好。     

DVD光学头读出物镜设计

DVD光学读数头是新一代的高密度光盘系统的核心部件。本文在分析并确定DVD光学头读出物镜的参数后,设计出了满足这种特殊要求的双面非球面读出物镜,并对系统的各元素误差的影响进行了分析。     

星跟踪器光学系统的优化设计

在星光制导的空间飞行器中,为准确确定空间方位信息,提高导航系统的精度,对星跟踪器光学镜头设计提出很高的要求。针对精度要求,设计了一种新型星跟踪器的光学镜头,系统地阐述了星跟踪器的工作原理,通过光学设计及相差分析,使光学系统的畸变小于0.2％、轴向球差小于0.1,该设计满足用户对高精度天文导航系统的需求。     

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。     

含高次塑料非球面的头盔微光夜视物镜设计

为使头盔微光夜视镜的重量更轻,同时保证其较好的成像性能,分析了光学塑料的特性及其加工,通过引入高次塑料非球面,设计了含有3个高次塑料非球面的6片式微光夜视物镜.该物镜具有大视场(40°、小F数(F/1.25)、小畸变(1%)的特点,光学传递函数在空间频率40lp/mm时,轴上传函≥0.6,轴外传函≥0.4,满足微光夜视物镜成像要求.相对具有同样性能的传统物镜系统,总长41 mm,为传统物镜的82.6%,重量13.3 g,仅为传统物镜的32.7%.为头盔式微光夜视系统减重设计提供了一个新的参考思路.     

光学系统双胶合透镜的替代设计法

大多数光学系统都是由若干单透镜和双胶合透镜组成的,单透镜可以看成是双胶合透镜的特殊情况.更换玻璃材料是光学系统设计中最主要、最常用、最有效的设计方法之一.运用PW法来更换光学系统中的玻璃材料使初级像差减小或按要求重新分布像差是可行的.将PW法引入到现代先进的光学设计软件中,使程序能根据设计者的要求自动替换玻璃,从而满足整个光学系统初级像差合理分布的要求.本替代程序就是将诸如国内开发的ODP841、ABR、SOD88等软件所采用的几何像差分析方法与国外ZEMAX,CODEV等具有强大优化功能的软件予以有机的结合.将设计者希望产生某种数量初级像差的双胶合透镜或单透镜替换光学系统中固有初级像差的双胶合透镜或单透镜,使系统像差重新合理分布,从而达到满意的成像质量.     

带像差补偿的光盘像散自动调焦透镜设计

对光盘光学头检测光路中广泛使用的光学平板所引入的光学像差进行分析计算,并由 此设计了一种放置于光盘光学头检测光路中的用以产生聚焦误差信号的像散透镜。它不但可以产生正常的调焦误差信号,同时还可以补偿由斜放入检测光路中的光学平板所带来的光学像差。经过实际应用,证明这种结构完全能够满足高密度光盘光学头的技术要求。     

应用于钢管直线度机器视觉测量的光学成像系统设计

针对钢管直线度的机器视觉测量,设计了成像系统的技术指标.采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并通过ZEMAX光学模拟及像质分析,对成像镜头的结构参数进行了优化.设计结果表明,该光学成像系统总体成像质量较好,畸变小于0.08%,在频率为62·5 lp/mm时,0.7ω视场的MTF值大于0.5,能够用于钢管直线度测量...     

一种用于机器视觉系统的双远心镜头设计

为了满足目前机器视觉工业在线检测提出的更高要求,本文给出了一种用于机器视觉系统的双远心镜头设计思路.首先,根据系统设计指标,确定较合适初始结构;然后,在双远心镜头成像原理和像差分析方法基础上,应用光学设计软件Zemax对系统像差反复优化设计,最终得到了一款具有高分辨率、低畸变及远心度小等特点的双远心镜头.该镜头系统由1...