衍射元件在大相对孔径红外镜头中的应用

针对非制冷红外探测器的光学成像系统F/#=1左右的要求,分别采用三片式、两片式折射物镜为初始结构,结合像差理论,设计出了三款f=50 mm,F/1,全视场角为10o,工作波段为8~12μm的红外物镜.前两款为折射物镜,后一款为折-衍混合物镜.设计结果表明:非球面和衍射面结合的折-衍混合物镜可以替代传统的球面物镜,性能上也优于采用非球面的折射结构物镜.     

复消色物镜的波差法光学设计

采用波差法进行复消色物镜的光学设计。以球差与波差、色差与波色差的关系为基础,推导出了波差与结构参数之间的关系方程式。运用得到的方程式来计算初始结构,可以充分发挥用计算机编程处理复杂问题的优势,使复杂的计算问题能够快速解决。针对光学设计中的两大难点之一——复消色大口径长焦距平行光管物镜的设计,利用自行编写的光学设计程序,采用低价的国产玻璃成功地设计出高质量的复消色大口径长焦距平行光管物镜。同理,选取不同的玻璃组合,也能设计出高质量的复消色摄影物镜。最后给出多个设计实例对采用的设计方法进行了验证,结果表明,采用波差法进行复消色物镜的光学设计简单易行,且设计的物镜质量高,成本低。     

从标准化浅谈透镜中心偏差的国标制订

生产实践证明,存在中心偏差的透镜在装配后,如果各球面的中心不落在光轴上,那么该系统的共轴性就被破坏,这时,光学系统就产生了附加象差,从而引起成象质量的恶化。因此,在设计过程中,对各种透镜的中心偏差提出了不同的要求。例如,显微物镜、强光力物镜、广角物镜、复制照象物镜和望远镜(包括内调焦的望远镜)的第一组的表面等,对中心偏很敏感,所以这些表面的中心偏差要求较高,一般约为:0.003～0.010毫米,这可用自准直方法或装配时,由透镜镜框的结构来保证。而望远物镜的精度要求为0.02～0.03毫米这是一般加工方法所能达到的精度。一般目镜的中心偏差要求在0.03～0.05毫米之间,放     

镜头设计、加工和装调中的同心度问题

任何一种镜头的光学系统设计对各种象差的校正都是在理想情况下进行计算的。但是实际生产中由于受光学零件本身的制造误差,(如曲率半径、厚度的误差)玻璃材料和镀膜质量等因素影响外,在很大程度上影响物镜质量的是,由于联接各光组透镜的机械结构不良(包括结构设计、零件加工以及装调等),而不能保证各光组透镜相互位置的准确性。其中以各组透镜光轴与镜简内园机械轴的不同心误差影响最大。所以镜头设计应根据不同的使用要求,首先选择合适的光学结构形式进行光学设计,确定光学参数;并根据象差的校正情况     

大相对孔径折射式望远物镜的设计

当望远物镜的相对孔径D/f'= 1/2.4,根据光学特性的要求,物镜的视场角不大,显然使用双胶合物镜已不能满足要求.针对不同结构型式的望远物镜所适用的相对孔径值,作者选用双胶合加单透镜结构,并采用Zemax软件进行设计、优化,基本达到了设计要求.     

用于OLED数字化白光零位仪的双远心投影物镜

为了实现瞄准镜的瞄准基线变化量在大范围下的高分辨检测,设计一种双远心光路的投影物镜。投影物镜将大靶面、高像素OLED成像在准直物镜的焦面上,经准直物镜后形成无穷远目标,该目标进入被测瞄准镜后成像在瞄准镜的分划板上,通过调节OLED电子分划来实现被测瞄准镜瞄准基线的测量。双远心光路采用准对称的结构以及对称变换设计方法,用Zemax软件对光学系统进行仿真和优化,达到了大视场(物方线视场2y=120mm)、长工作距离(物距达到500mm)、低畸变(全视场畸变低于0.1%)、高分辨率(全视场100lp/mm处MTF大于0.3,且点列图弥散斑直径小于8μm)、大景深(景深大于30mm)、和双远心(物方和像方远心度均小于0.1)的设计要求。系统成像质量良好,设计参数和指标满足光路衔接原则。     

红外物镜中心偏自动测试仪控制系统设计与实现

在多镜片构成的成像系统中,由于各镜片光轴与系统光轴存在偏差(中心偏),而造成慧差、像散等一系列像差。中心偏测量一直是高精度光学镜头必不可少的一环。本文介绍了红外物镜中心偏自动测试仪控制系统的设计思路、工作原理。     

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。     

等倍率大视场光刻物镜设计

本文探讨了对称远心光学系统作为等倍光刻物镜结构形式的理论依据。讨论了该物镜在满足衍射极限象质要求情况下如何控制高级象差的问题。最后给出一个相对孔径 D/f=1/2、线视场φ80mm、空间频率ν=200线/毫米时,MTF 为40%的设计结果。     

微光夜视仪中物镜光学系统的小型优化设计

为改善传统球面微光夜视系统结构复杂、镜片数较多的特点,将衍射光学元件引入传统球面物镜中,在符合成像质量要求的情况下,设计出一套用于微光夜视仪的折/衍混合物镜光学系统.该物镜视场为40°,相对孔径为1/1.19,包含三个衍射面,并将传统球面系统透镜数减少了2～3片,仅由5片组成,在空间频率为40 lp/mm时,轴上传递函数可达0.89,轴外可达0.43.     

浅谈复合材料在飞机上的设计及应用

由于复合材料的强度高、耐腐蚀、可设计性强等特点,它被广泛地应用在飞机制造中。而复合材料的数字化设计、制造一体化以及其它制造技术为复合材料在飞机上使用提供了技术保障。本研究综述了复合材料的发展过程、复合材料在飞机上的使用以及复合材料在飞机上使用的技术保障等内容。     

电子束物镜分析

在磁透镜后再加一级减速静电透镜,即推斥场构成的电磁复合推斥场物镜.它有较小的电子上靶能量和较小的像差,但是其综合指标难以构成完美的整机设计,实际应用较少.为了求解场分布和计算像差,曾进行了繁杂的工作.但无论什么设计方案,对物镜电源都提出了较高的稳定度要求,因电器性能对束斑的影响是无法用其他手段来补偿的.电子束曝光机SDS-1型和SDS-2型分别为物镜后磁偏转和物镜内的双磁偏转.后者结构不仅电子束流小、电子相对互作用效应可忽略不计、减小了物像距离,并补偿透镜和线圈的像差,其物镜电源稳定度的数量级比前者的提高,是完成亚…     

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。     

像方远心的消色差变焦物镜设计

针对掩膜板式成像光谱仪前置变焦物镜展开研究,深入研究其像方远心物镜系统的消色差设计。采用最小偏向角法求解消色差方程,并以编程的方式简化了筛选玻璃组合的过程,分别对变焦系统的前固定组、变倍组、补偿组和后固定组进行筛选玻璃组合,大大的提高了初始结构选取的效率。设计完成的消色差变焦物镜焦距为49.3～148 mm,工作波长为400～1 000 nm,F数为4.3,在加入分光棱镜的情况下,二级光谱均小于0.045 mm,其中长焦下共像点的二级光谱可以达到0.006 mm,并且实现像方远心,在66 lp/mm处的调制传递函数值均大于0.5,接近衍射极限,像质良好,畸变小于1%。满足了成像光谱仪前置物镜的宽光谱消色差、像方远心、变焦等要求。     

用普通玻璃设计新型三片式135照相物镜

本文分析了用普通玻璃设计新型三片式物镜的必要性,探讨了这种后光栏物镜的象差特性、成像质量和经济效益,论证了用普通玻璃取代稀土玻璃的可行性。     

“浮动型”大孔径广角照相物镜設计

本文试图通过“浮动”型大孔径广角照相物镜设计,叙述在调焦过程中,保证系统焦距、球差、畸变基本不变的前提下,改变系统某些透镜特殊间隔,即在摄影调焦过程中,使得某些透镜“浮动” ,使之与摄影距离——相匹配,以达到近距离摄影时,象面弯曲和象散得到较好的补偿。从而实现由无穷远到近距离都能获得良好的成象质量。照相物镜的设计,通常是对无穷远物距校正象差。同时对近距离象差给予适当的照顾。这就存在两个问题:其一是,当对无穷远校正象差时,近距离象差逐渐变坏;其二是,由于象差在近距离时变坏,因而摄影距离受到一定的限制。我们试图通过“浮动”型大孔径广角照相物镜的设计,叙述和解决物体位于无穷远和有限距离时,都能获得较为满意的象质问题。解决好这个问题,不仅可以提高物镜的成象质量,而且可以扩大照相物镜的使用范围。     

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。     

波差法设计长焦距复消色平行光管物镜

长焦距复消色平行光管物镜是光学设计的两大难题之一，本文利用波差与球差、慧差、波色差与位置色差、二级光谱的关系导出了求解三胶合复消色差平行光管物镜初始结构的方程式，再配以玻璃库，可较快地得到满意的复消色差物镜的结构参数．     

太阳模拟器光学系统设计

论述了太阳模拟器的工作原理,设计了一个太阳模拟器光学系统,该系统由椭球面聚光镜、光学积分器、光阑、准直物镜等组成,并对准直性误差进行了理论计算。设计结果表明,成像质量良好,满足系统的技术要求。     

四片四组全对称复印物镜的光学设计

介绍了复印物镜的几种变倍形式，通过一个设计实例，从解初始结构到像差校正过程，叙述了四片四组全对称复印物镜的设计方法，最后用光学传递函数ＭＴＦ对其进行了像质评价。