折叠型超薄光学镜头设计

文章设计了一个环形孔径折叠型超薄相机的光学镜头.相机镜头的焦距为20 mm,视场为16°,等效入瞳直径为15 mm.设计的相机镜头具有较好的成像质量,其全视场调制传递函数(MTF)在奈奎斯特空间频率处达到0.4以上.整个相机仅采用了一个光学元件,光学结构占用的空间极小,总长为8.15 mm,仅为同性能的传统镜头的三分之...     

高分辨率大孔径手机镜头设计

为了满足目前人们对手机镜头的大孔径和高分辨 率的要求,本文在几何光学理论基础 上,应用光学设计软件Zemax设计出一款1300万 像素手机镜头。在设计中采用扩展奇次非球面来校正系统像差。该镜头由4块 扩展奇次非球面镜片和1块滤光镜片组成,结构简单紧凑;它的F数为2.17,全视场角为 73.2°,有效焦距3.93 mm,镜头总长6.00 mm;最终实现中心视场在中间频 率处(即223 lp/mm)的子午和弧矢方向MTF值分别大于 0.33,在高频处(即446 lp/m m)分别大于0.13;另外,0.8视场在中间频率的子午和弧矢MTF值分别大于0.33,研究表明优化设计后的手机镜头 成像效果完全可以满足使用要求。     

大相对孔径高分辨率手机镜头设计

为了满足市场对手机镜头大相对孔径高分辨率的需求,采用E48R和LEXANH两种非球面塑料透镜,应用光学设计软件Code-v设计了一款大相对孔径高分辨率手机镜头。该手机镜头由5片非球面塑料透镜、1片红外滤波片、1片保护玻璃组成,其中第1片和第4片透镜为正透镜,第2片、第3片和第5片透镜为负透镜。结果表明,空间频率350lp/mm处,所有视场的调制传递函数(MTF)均优于0.2,0.7视场内的MTF均优于0.34,全视场内的场曲小于0.02mm,畸变小于2.55%。该研究为类似系统的设计提供了一定的参考价值。     

转折式高分辨率小孔径镜头设计

为辅助小型机器人的双目视觉系统,对中距离目标进行识别与定位,设计了一种安装在机械臂等狭窄空间内的小孔径镜头。在镜头光阑与第一个镜片之间加入反射镜将光路进行90°转折后可以使镜头的主光路与开孔表面平行以便于镜头的固定与安装。这种转折式小孔镜头的焦距长12 mm,最终设计结果的光学性能分析表明,其MTF在110 lp/mm的空间频率处满足要求,是一款能够与720 p高清芯片相匹配的高分辨率小孔镜头。     

基于CODE Ⅴ的手机摄像镜头光学设计

为了满足市场对微型、简单化手机摄像镜头的需求,运用光学设计软件CODEⅤ,结合非球面透镜理论,设计出用于可见光波段且符合结构简洁、生产成本低的要求的手机定焦镜头。该镜头F数为2.05,视场角为62°,半像高为2.4mm,系统总长度为5.59mm。为了使结构紧凑并且最大限度地降低生产成本,在结构设计中采用非球面的塑料镜片。设计结果显示:镜头的适应像素尺寸是1.1μm×1.1μm,相应的尼奎斯特频率为454lp/mm,在1/2尼奎斯特频率处绝大部分视场调制传递函数(MTF)值大于0.4,各个视场的横向像差均小于9.26μm,均方根(RMS)半径都在艾里斑之内,畸变小于1%,获得良好的成像效果。     

1300万像素手机镜头设计

设计了一款由5片塑料非球面透镜和1个红外滤光片组成的1300万像素的手机镜头,系统采用1/3 inch(1 inch=2.54 cm)的CMOS作为该镜头的图像传感器,像素颗粒大小为1.12μm。镜头的焦距为3.9mm,F数为2.2,视场角为78°。在1/2极限频率处调制传递函数(MTF)值都大于0.4,可以获得优质的成像效果,最大畸变小于2%,相对照度大于36%,公差也相对较松,能够满足生产中的需要。     

小型化同心反射式手机镜头设计

基于现代社会对手机镜头高像素、小型化的要求,基于同心透镜原理设计了同心反射式手机镜头。通过光路计算,求解了系统的球差表达式,进一步获得了系统的初始结构。利用光学设计软件设计了光学系统,镜头采用像元大小为1.25 μm的曲面传感器,光学系统的F数为1.8,焦距为2.7 mm,最大全视场角为100°,系统总长为2.7 mm。设计结果表明,在空间截止频率400 lp/mm处,0.7视场的调制传递函数均大于0.34,全视场的调制传递函数均大于0.23,各视场的弥散斑半径均小于艾里斑。在全视场内,相对照度高于0.64,该设计满足手机镜头成像要求。     

一款超小型广角医用内窥镜镜头的设计

为了满足现代医疗内窥镜对小型化、便携性以及广角的需求,结合现代塑胶非球面和注塑成型技术,使用Zemax光学设计软件设计了一款超小型医疗用广角内窥镜镜头。该镜头使用了两片塑胶非球面,其光学结构为负正结构形式且分别位于孔径光阑的两侧。设计结果显示:该镜头的F数为6.0,全视场角为150°,系统总长为3.38 m,镜头外径为2 mm。该设计在1/2奈奎斯特频率处,各视场均大于0.45。通过对该镜头的测试,其图像清晰,能够较好地观察到人体内部组织的细节,满足医疗使用的要求。     

红外双波段共光路环形孔径超薄成像系统设计

针对中长波红外双波段系统的元件数量多、结构复杂等问题,分析了环形孔径超薄成像系统的结构特点,给出了系统初始结构遮拦比的计算方法,并设计了一种适用于中长波红外双波段的共光路环形孔径超薄成像系统,焦距为50 mm、全视场为14°、F数为1。系统仅由单一光学元件构成,结构简单且光路紧凑,其轴向尺寸与焦距的比值为0.48。在空间频率20 lp/mm处,中波红外3~5 μm波段的全视场调制传递函数大于0.45,长波红外8~10 μm波段的全视场调制传递函数大于0.30,同时实现了?40~80 ℃温度范围内的红外双波段无热化。通过公差分析可知该系统具备可加工性,且基底材料为红外硫系玻璃,可以通过精密模压的方法进行批量化生产。该研究为低成本、小型化红外双波段系统的实现提供了新的思路。     

4P超薄800万像素镜头设计

针对手机镜头很难同时实现高成像质量和短总长的实际问题,通过对初始结构进行优化设计,得到一款全部采用光学塑料为透镜材料的超薄手机镜头。镜头采用四片式结构,光阑位于镜头前方,镜片全部采用偶次非球面。该镜头总长4.49 mm,F 数为2.4,视场角为65.5,焦距为3.71 mm,在探测器Nyquist 频率处MTF 均大于0.14,在半Nyquist 频率处MTF 均大于0.46,且畸变小于1.5%。光学系统各视场的均方根半径小于3.5 m。采用索尼公司的IMX111 型号CMOS 探测器,最大分辨率为32642448。通过模拟计算,得到该手机镜头的离焦量为144m。通过调焦,可以在物距大于10cm 时,得到像质较好的图像。通过灵敏度分析,镜头公差满足加工要求。该镜头设计长度较短,采用非球面塑料透镜,生产成本较低,成像性能良好,满足手机镜头的使用要求。     

刑侦日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计

为了满足刑侦过程中紫外光学系统远距离搜索、近距离拍照的需求,采用二元衍射元件和非球面元件,设计了一种日盲紫外机械补偿变焦光学系统,其中焦距为40mm~80mm,F数为4,工作波段为0.24μm~ 0.28μm。选用S8844-0909型2.54cm紫外CCD,像元尺寸为24μm×24μm,对应视场角为6°~12°。系统由7块透镜组成,结构简单、体积小巧。结果表明,在整个变焦范围内,后截距10mm处,截止空间频率21cycles/mm时,各视场的光学调制传递函数均在0.7以上,接近衍射受限曲线,畸变小于5%,像质优良,像面稳定。该设计能满足光学系统的总体设计要求。     

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.     

折衍混合紫外告警光学系统设计

为了满足紫外告警系统在军事方面的应用,采用二元衍射元件和非球面元件,设计了一种日盲紫外告警的光学系统,其工作波长范围为240nm～280nm,视场角为40°,采用“负-正“型式的反摄远镜头结构,仅由5块透镜构成,此镜头结构简单、体积较小、能量集中度高。结果表明,此设计方案能很好地解决紫外镜头轴外像差校正的问题,使点列图能量集中,小于紫外CCD的像素,满足紫外告警设计要求。     

基于不同人眼模型的非球面人工晶体光学性能研究

为改善人工晶体植入眼成像质量,以多组角膜球差平均值为需补偿值,设计了前表面为非球面的双凸型非球面人工晶体。通过Zemax光学设计软件实现光线追迹的方法,基于不同人眼模型,将所设计非球面人工晶体植入,对相应眼光学系统的的成像质量进行分析,成像质量以假晶体眼光学系统的调制传递函数(MTF)和对比敏感度函数(CSF)表征。结果表明,植入本文设计的非球面人工晶体各模型眼的MTF曲线和CSF曲线均高于植入球面人工晶体;与目前临床上实际应用的LI61U型、Tecnis Z9000型和SofPort AO型3种人工晶体性能进行了对比分析,模拟分析模型为Liou眼系统,植入晶体屈光度为22D的结果表明,植入本文设计的非球面人工晶体眼光学系统的MTF和CFS曲线均高于植入其他3种晶体眼光学系统,所设计的非球面人工晶体表现出了相对优异的光学性能。     

Design of a Modified Cassegrain System Used in Joint Transform Correlator

In order to detect and recognize infrared target with joint transform correlator,a modified Cassegrain optical system is designed.The main advantages of the system are large field-of-view,infrared dual-band common optical path and compact structure.In the modified Cassegrain optical system,the working wavelengths are 3.7~4.8μm and 8~12μm,the field-of-view is 4° and the aperture is 240mm.The paraboloidal primary mirror and hyperboloidal secondary mirror are all replaced by spherical surfaces.So the problems ...     

一种紧凑离轴反射式多波段共用光学系统

给出了一种可用于红外热成像、激光测距（照射）及可见光电视的多波段共用离轴反射式望远光学系统,可结合快速反射镜构成复合稳定光电系统,具有结构紧凑、重量轻和无中心遮拦的特点,其中的反射镜均为二次曲面或平面,相对于常规离轴三反系统具有较好的加工和装调工艺性。     

激光聚光系统中激光光学与几何光学设计参数间的差异研究

针对一结合激光光学理论设计的激光聚光系统,本文运用矩阵光学理论精确地计算了高斯光束经过该系统变换后的主要设计参数,并与几何光学的设计参数进行了比较。     

改良型卡塞格林系统的加工检验

卡塞格林系统是望远系统中最经典的反射式光学系统。常规的卡塞格林系统成像点在系统以外,可以直接采用干涉仪检验。而改良型卡塞格林系统成像点在两镜之间,无法用常规方法进行检验。基于系统特性,主要分为两步检测:对主镜进行精确检验;通过检验系统的弥散斑评价成像质量。在采用轮廓仪测量、阴影法检验以及Zygo干涉仪检测的基础上,通过搭建特殊结构对系统进行精确检测。同时,在检验过程中要边测量边修正面形,使得系统成像质量符合使用要求。     

透镜组Fourier变换特性及集成化光学系统的进一步修正

采用系统论的方法对透镜组的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换特性进行了理论推导，并依据理论结果对通过附加一个相位补偿透镜的方法来缩短光学４ｆ系统总长度的光学系统所采用的厚相位补偿透镜的焦距进行了修正，从而提高了超短光学系统Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的精度。在一般情况下采用两个透镜组替代了系统中两个单片Ｆｏｕｒｉｅｒ透镜，短光学系统的总长度可缩短为原来的四分之一以上。从而为光学系统的集成化奠定了良好的基础。