全息透镜在平视显示器中的应用

本文研究了全息透镜的成象和象差恃性,提出了全息平视显示器的设计原理、计算程序及实例。     

宽束大物面电磁聚焦系统的弯曲轴电子光学像差理论

本文研究了宽束大物面电磁聚焦系统弯曲轴电子光学象差理论。我们引进了旋转的曲线正交坐标系,导出了主轨迹方程、一级近似的弯曲轴近轴轨迹方程,讨论了理想成象性质。本文定义了象差积分函数,导出了形式简洁的全部二级象差函数。     

红外系统中的光学设计

一、前言红外系统中的光学设计,在新的透红外光学材料逐渐增多的情况下,常采用透射代替反射。因此,如何在透镜数最少的情况下,提高光学系统的成象质量是一个重要问题。本文举例说明透镜系统中的球面透镜、非球面透镜和梯度折射率透镜的设计及成象质量等问题。     

波动电子光学应用于宽电子束成象系统的研究

本文运用波动电子光学的理论,探讨了宽电子束成象系统中电子波的传播、成象、象差和电子光学传递函数(ETF)的问题。从光程函数出发,证明了一级色球差和三级几何象差可以用二级和四级光程函数来表达;论证了R—A公式只是普遍的一级色球差表示式用于系统轴上的结果;并基于变分原理导出了各种形式的电子轨迹方程。运用电子波函数,本文讨论了近轴区电子波传播的特性和理想成象性质;得到了“后焦面上的象乃是物面上的傅立叶变换”这一重要结论。进一步,还讨论了各种象差影响下的电子光学传递函数。     

弯曲轴静电聚焦—偏转复合系统的象差计算

本文对透镜后偏转和透镜中偏转的两种静电聚焦一偏转复合系统的三级几何象差和一级色差进行了数值计算。计算结果表明,在匹配弯曲轴的情况下,这种复合系统有可能获得较小的偏转象差,同时本文也给出了判断复合系统中聚焦场与偏转场真正匹配的某些判据。     

曲面全息图的非傍轴理论

全息成象,特别是成象位置和三级象差,已在许多文章中研究过(例如参考文献1和2)对平面全息图,由Champagne提出的非傍轴理论可广泛应用,并已推广用于计算较高级,的象差以及较高衍射级成象.     

红外双视场透镜系统的光学设计

对红外成象系统中双视场４片透镜系统的成象原理进行了分析，给出了其高斯求解方程， 对一实例的设计表明该４片透镜系统结构紧凑，成象质量完全满足应用要求。     

曲面栅网后加速透镜的优化设计

普通示波管通常使用球面栅后加速透镜增加偏转灵敏度.但是不使用图象校正器就很难得到小的偏转非线性和光栅畸变.本文给出了设计曲面栅网后加速透镜的方法.只使用后加速透镜就能达到最小的偏转非线性与光栅畸变.其原理是将栅网曲率作的处处改变(变曲率栅网)致使偏转系统象差与后加速透镜象差相互抵削,以得到最小的偏转象差.因此,偏转象差与栅网电极的形状有密切关系.为此首先需采用一个非球面方程的幂级数展开式描写栅网形状,其次考虑到示波管中最重要的三个因数;后加速透镜偏转放大率、偏转非线性及光栅畸变;并选择六个后加速透镜的几何参数作为设计参数,它们之间彼此相关.采用最小二乘法,可以确定最佳结构的设计参数.     

纤维光学器件中透镜耦合的效率极限

GRIN(渐变折射率)棒透镜、球透镜和平凸透镜棒被广泛地用于纤维光学器件中。通过对这些透镜的象差分析得出,精心设计的各耦合等效透镜组都具有近乎相同的象差。我们导出了耦合效率与最佳透镜参数的重要关系。对上述的每一种透镜,若配以典型的通信光纤都能获得95%(插入损耗0.2dB)的耦合效率。我们也将介绍一种已为工厂流水线所生产的透镜连接器,其性能指标达到了理论极限。最后还研究了透镜耦合系统中各种装调公差的影响。     

红外透镜的设计和制作

现在的近红外和热成象系统,在搜索阶段往往需要大视场,而对于识别和/或火控,则要求更窄的视场角,通过转换光学元件和改变成象倍数,就可以做到这一点。这种快速的转换会给观察人员造成某种干扰。显然,利用变焦光学不断地改变目标图象是有利的。设计这种用途的高质量变焦透镜,的确是有一些严重的问题需要解决。对于近红外,在0.54～1.1微米光谱区很难纠正各种象差;对于3～5和8～13微米区,光学设计人员对折光材料作一定的选择是颇为重要的。在目前,如需要广角,就不能利用反射镜,另一种困难是纠正变焦透镜的自反射效应。     

矫正规则散光的光学演示模型研制

目的:研制规则散光眼镜片矫正规则散光的光学演示模型。方法:用几何光学成像演示器直观演示规则散光成像、规则散光透镜成像、规则散光透镜矫正规则散光。结果:直接观察到规则散光和散光透镜的成像状态-散光Sturm光锥及散光透镜矫正规则散光的光学效果。结论:规则散光眼镜片矫正规则散光的光学演示模型能观察到规则散光透镜矫正规则散光的光学效果,便于准确理解规则散光成像、规则散光透镜的成像、规则散光矫正的光学原理。     

折衍射混合成像光学系统设计

讨论了衍射光学元件的特殊成像性质;提出了带宽积分平均衍射效率的概念和应用;给出了作者在国内外完成的几个折衍射混合成像光学系统的应用实例。包括一个用衍射光学元件复消色差的长焦距光学系统,一个仅由两个镜片构成的CMOS相机光学系统和一个较复杂的中等焦距、大孔径、大视场照相系统。这些系统突破了传统光学系统在结构、性能、体积和重量方面的限制,在光学设计理论上具有重要意义,在工程应用上具有重要价值。还介绍了国外衍射光学制造技术和折衍射混合成像光学系统应用方面的最新进展。     

自聚焦透镜列阵象平面上的辐照度与曝光量

本文分析了单位放大率成象条件下自聚焦透镜及其列阵在朗伯光源照射时，象面上的辐照度与曝光特性。自聚焦透镜的长度对辐照度和曝光量的大小与起伏有密切联系。讨论涉及单根自聚焦透镜和一列、两列透镜列阵。选择适当的透镜长度，可兼顾辐照度与曝光量的大小与起伏，从而获得较满意的象质。由自聚焦透镜列阵的曝光量要求可确定复印设备中使用的光源强度和扫描速度。本文对单根、一列、二列自聚焦透镜列阵的辐照度作了实验测量，所得结果与理论分析较好地符合。     

折衍射混合成像光学系统设计

讨论了衍射光学元件的特殊成像性质; 提出了带宽积分平均衍射效率的概念和应用; 给出了作者在国内外完成的几个折衍射混合成像光学系统的应用实例, 包括一个用衍射光学元件复消色差的长焦距光学系统, 一个仅由两个镜片构成的CMOS 相机光学系统和一个较复杂的中等焦距、大孔径、大视场照相系统。这些系统突破了传统光学系统在结构、性能、体积和重量方面的限制, 在光学设计理论上具有重要意义, 在工程应用上具有重要价值。还介绍了国外衍射光学制造技术和折衍射混合成像光学系统应用方面的最新进展。     

Imaging Property of a Gas Lens

Theoretical and experimental analyses on the imaging properties of gas lenses have been performed. The ray trajectory, ray matrix, lens formula, and optical transfer function of gas lenses are discussed. A gas lens of laminar flow type, using temperature gradients of air, has been made and some experiments on the image formation by the gas lens are conducted. To estimate the lens effect, the line spread functions are measured changing the variables which are concerned with the imaging action of the gas lens. The focal length of the gas lens is obtained from the characteristics of the line spread functions. The space-frequency bandwidth of the gas lens is expressed by the optical transfer functions obtained from the line spread functions and from the images of the Simens-star. Further, a telescope arrangement has been made using a gas lens for an object lens and a concave mirror for an eye lens. Experiments were performed with this telescope.     

论红外光学系统消热差技术中的归一化系数

温度变化对透镜成像效果的影响称为热差.为了使透镜在一定温度范围内具有稳定的成像质量,通常需要通过采取某些补偿措施来实现消热差.归一化系数是消热差数学模型的重要组成部分.讨论了归一化系数的概念及其在消热差技术中的应用情况.基于国内相关文献资料,介绍了红外光学系统消热差技术的发展思路与动态.     

虚焦点成像实现平行光输入的PS光互连

用平行光输入２Ｎ×２Ｎ 元素阵列,采用２×２ 全息透镜阵列的虚焦点成像方式,实现了元素阵列的ＰＳ（ＰｅｒｆｅｃｔＳｈｕｆｆｌｅ,即全混洗）光互连;透镜阵列直接实现ＰＳ光互连时,成像放大率为２Ｎ,成像距离ｌＨ 与Ｎ 成线性;当在全息透镜阵列后另引入一成像透镜Ｌ时,推导的成像距离公式和系统放大率公式表明：互连的成像距离主要与成像透镜焦距有关,成像放大率主要与成像透镜焦距和全息透镜焦距之比有关。相应的实验证明了各公式的正确性。     

应用六阶波像差理论的鱼眼镜头系统设计

鱼眼镜头系统具有平面对称、超大视场、大孔径成像等特点,使得其设计十分复杂。波像差理论是研究光学系统的重要手段,由于鱼眼镜头系统具有平面对称的成像特性,赛德尔初级像差和基于轴对称光学系统发展的高阶像差理论不再适用于鱼眼镜头系统的像差分析和设计。介绍了六阶波像差理论,包括六阶本征波像差、五阶像差、衍生波像差及孔径光线二阶精度对波像差的影响,给出六阶波像差理论设计鱼眼镜头系统的流程图,应用六阶波像差理论设计鱼眼镜头前光组,由其前光组与后光组像差平衡设计了后光组。最后得到一成像质量良好的鱼眼镜头系统,该镜头的焦距为5.989 mm,视场角为180°,相对孔径为1/3.2。设计结果表明,该鱼眼镜头系统的调制传递函数（MTF）数值在空间频率为60 lp/mm时均不低于0.56,具有较好的成像质量。     

GRIN透镜对SDOCT系统中成像质量的影响分析

搭建基于光谱光学相干层析术(SDOCT,spectral domain optical coherence tomography)的内窥成像系统,分析SDOCT的理论分辨率和探测深度。根据近轴子午光线方程,利用矩阵法分析自聚焦GRIN(gradient index)透镜成像原理,设计适用于SDOCT扫描探头的GRIN透镜,聚焦距离为10mm,透镜长度为5.31mm,直径为1.8mm。通过光学传递函数(MTF)对比GRIN透镜和传统球面透镜对成像质量的影响。利用内窥成像系统对洋葱内外表皮样品进行成像,获得3.2mm×0.7mm的层析图像。实验结果表明,利用GRIN透镜聚焦光束时,SDOCT系统的横向分辨率可达8μm,成像质量得到提高。     

红外生命探测仪用光学系统的设计

为了使红外生命探测仪的光学系统具有更大的探测范围,提出了一种新型红外双视场光学探测系统.该光学系统为变焦距光学系统,它利用轴向移动变焦方式使透镜组实现变倍和温度补偿,简化了机电系统结构.该光学系统的工作波段为8～14μm,焦距为35～140 mm,变倍比为3倍.由于选择锗(Ge)和硒化锌(ZnSe)作为透镜材料,F数≥...