OLED数字化对准读数零位仪二次成像光学系统设计

采用大靶面、高像素数OLED(8.4寸2560×1600)实现了瞄准镜零位走动检测的数字化对准读数需求,OLED经前置投影系统压缩成像后再经准直物镜形成无穷远目标,该目标成像在被测瞄准镜的分划板上,通过移动OLED电子分划来实现被测瞄准镜零位走动的大测量范围下的高分辨率检测。前置投影系统和后续准直系统分开设计,利用ZEMAX软件进行仿真,设计后的系统MTF≥0.3@80lp/mm,点列图弥散斑直径控制在艾里斑以内,达到衍射极限,系统成像质量良好,保证了测量范围大于20mil,分辨率可达到0.015mil。     

机器视觉大视场宽景深光学系统设计

为满足机器视觉中大视场非接触精密检测的需求,实现复杂零件表面在线实时检测,设计了双远心大视场宽景深光学系统,该系统工作距离为200mm、最大视场可达180mm、景深80mm、视放大倍率Γ=16x,可实现对待检产品的三维成像,消除测量误差。通过优化设计后该系统的最大畸变小于0.05%,调制传递函数在全视场150lp/mm处MTF大于0.3,远心度最大值控制在0.1°内,很好的校正了色差、球差、场曲和畸变,像质优良,达到了机器视觉光学镜头的使用需求。     

大视场双远心工业镜头光学系统设计

为解决某航空异型零件的检测问题,文中以反远距系统为初始结构,运用光学设计软件ZEMAX设计了一款小畸变、高分辨率、大视场及结构简单的双远心物镜.系统采用近似对称结构自动校正垂轴像差,通过厚透镜校正场曲,利用薄透镜弯曲校正球差,改变两块厚透镜之间的距离校正像散,对光学系统进行了优化,以点列图、场曲畸变图等像差曲线及调制传递函数(MTF)曲线等为依据对镜头成像质量进行了评价.结果表明:设计的双远心工业镜头由7片透镜组成,在工作距离为100mm,F数为8,设计波长为可见波长,物方线视场为60mm,2/3inch CCD (8.8mm×6.6mm)为接收器件的条件下得到了放大倍率β为-0.18,畸变小于0.1%,远心度优于0.12°,调制传递函数(MTF)曲线在空间频率为60lp·mm~(-1)时,MTF值皆大于0.55的双远心光学系统,满足了系统设计要求.     

水下专用成像物镜的设计

随着水下摄影的广泛运用,对大视场大相对孔径的成像物镜的需求也显得极其迫切,而目前国内外报道的水下成像物镜还不具备此特点。因此本文分析了大视场大相对孔径水下专用水下成像物镜的设计特点,运用ZEMAX软件进行模拟优化,得到了相对孔径为1/1.6,水下全视场72°,焦距8.96mm,光谱响应范围436～656nm,采用平行水密壳窗的水下专用摄影物镜。全视场MTF在空间频率46 lp/mm时高于0.3,在半径为10.8μm的圆内,能量集中度为80%,全视场畸变小于2%。能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径的需求。     

基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制

利用实际人眼光学系统的波前像差数据、角膜地形图数据和眼轴向深度数据建立了个体人眼光学系统。然后以能够在实际人眼视网膜上理想成像为优化目标,设计和研制了既能矫正物镜本身像差又能矫正实际人眼光学系统像差的个性化68°大视场投影式头盔物镜,给出了头盔佩带者视网膜上的成像质量,其中畸变仅为2%,横向色差为10.0μm,分辨率为50lp/mm,在没有采用衍射元件的情况下,加工装配后头盔物镜的总质量小于18g,能够满足现代化高性能、大视场、轻型化头盔的要求。     

干眼症检测仪照明和成像系统的设计及实现

为了准确的测量出人眼泪膜破裂的时间,设计了一种干眼症检测设备的照明和成像系统。首先,为了得到placido盘在人眼表泪膜上的照度均匀的投影图,设计了照明光源,照明光源采用环形排布LED灯珠的设计,使得光源可以将placido盘后表面均匀照明。其次,设计了工作距离105mm的成像物镜,物镜在空间频率91lp/mm处,全视场MTF值均大于0.3,系统畸变小于0.8%。实验结果表明,该系统可以清晰的采集到人眼泪膜完整时的placido环投影的图像。本系统具有结构简单、易加工、成像清晰等特点,很好的满足了整机的需求。     

小畸变针孔广角镜头的设计

针孔摄像机广泛应用于图像监视领域,随着镜头视场角的增大,成像范围增大,图像会产生形变,畸变难以校正。为了控制摄像机的系统畸变并且提高其成像质量,提出了基本结构采取物镜后接转像系统的光学系统,其工作距离为10米,全视场角为100°,相对孔径为1/2,入瞳在光学系统最外侧,焦距为1.67mm,接收器为1/4英寸CCD。优化后全视场畸变小于2%,在200lp/mm空间频率处的MTF值都大于0.3。系统很好的校正了球差、色差和场曲。实现了大视场小畸变的光学特性,适合隐蔽监控场合。     

可见与近红外波段大视场平行光管物镜设计研究

近年随着新一代微光夜视仪的装备使用,对可靠性提出了新的试验要求,为满足微光瞄准镜可靠性试验的条件要求,我们设计了大视场平行光管物镜。本文针对微光瞄准镜检测用大视场平行光管物镜系统进行设计,使用ZEMAX软件,对平行光管物镜进行优化设计,像差分析,得到满足要求的设计结果。     

工业双远心系统的设计

随着光学技术的快速发展,大多数产品都可以进行在线自动测量,而在线测量时,常由于采用的光学成像系统带来的误差而使测量精度达不到要求,所以提出了一种双远心光学系统,其具有高分辨率,超宽景深,低畸变等独特的光学特性。最终,根据系统的技术指标:物方线视场2y=60mm,工作距离100mm,接收器为2/3″CCD,设计出了一款双远心镜头,该系统包括7片球面透镜,畸变小于0.1%,远心度最大为0.013,当系统的空间频率最大为60lp/mm时,其MTF值大于0.5。该系统在使用较少镜片的情况下,像质依然达到了工业上的测量要求,性价比良好。     

大视场光学显微技术的研究

研究了一种可实现大视场光学显微成像的方法。由于双高斯物镜具有较大的视场和较好的光学成像特性,在设计出全对称双高斯结构的基础上,经过适当的结构调整变为双高斯变形结构。弯月形透镜在提供一定的放大倍率条件下,能够尽量少的引进像差,与调整后的双高斯变形结构的像差相补偿。二者结合后,在获得比较大的像方视场的同时,能够实现较好的成像质量,且整个像面上的分辨率趋于一致。最终设计出物方视场9mm,像方视场43.3mm,物面分辨率1.66μm的成像光学系统,此光学系统全视场在300lp mm处的调制传递函数大于0.3。