声光栅正弦结构光投射器的光学系统设计

目录 v 目录 摘要............................................................................................................................i abstract....................................................................................................................iii 第1章引言............................................................................................................1 1.1课题研究背景

利用双层衍射元件设计了一款折衍混合投影式头盔光学系统。系统的衍射效率在可见光波段>90%,提高了像面图像的对比度,增加了色彩真实性。在出瞳距离为25mm,出瞳直径为10mm条件下,系统的视场角为50°,有效焦距为32mm,直径为19.2mm,重量为7.8g,继承了投影式头盔光学系统的轻小性特征;调制传递函数(mtf)在38lp/mm时,边缘视场达到0.3以上,中心视场达到0.6,充分满足2.8cm(1.1in)彩色lcd微显示器的sxga显示模式;系统垂轴色差为8.2μm,场曲为0.4m-1,畸变为5%,成像质量满足虚拟环境和可视化训练要求。文中给出了双层衍射元件的二元面特征曲线,每周期刻蚀八个台阶时,最小特征尺寸为6.3μm,且易于加工实现。

为满足双目头盔显示器对大视场的要求,对它进行了改进。设计了以微液晶显示器为图像源,有效焦距为35mm,出瞳距离为23mm,出瞳直径为12mm,视场角为40°的头盔投影显示器。该系统由一组双高斯透镜,一个半透半反镜和一个回射屏组成。回射屏的使用使双目设计的视场有效提高,畸变明显降低;衍射面的引入,使系统在尺寸和重量上有明显的减少,像质进一步提高。该系统投影镜头部分重量仅为6.8g,最大镜头直径为16.8mm,完全满足双目设计的要求。目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.32mm和13.1μm,最大畸变不足0.1%。选用分辨率为1024×768、像素尺寸为25μm的图像源,系统分辨率满足图像源的要求。

编号 本科生毕业设计 空间光通信光学系统设计 thedesignofopticalsystemofspatialopticalcommunication 学生姓名 专业测控技术与仪器 学号 指导教师 学院光电工程学院 二〇一一年六月 毕业设计（论文）原创承诺书 1．本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）《空间光通信光学系统 设计》，是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计（论文） 工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规 定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。 2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均 在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要 贡献的个人和集体均已在文中注明。 3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由 本人承担相应的法律责任。 4．本人完全了解学校关于保

课程设计 20011年06月25日 设计题目 学号 专业班级 指导教师 学生姓名 刘志健李保生 测量显微镜 张静 20080302 光信息08-3班 光学系统设计实验报告 姓名：张静学号：20080302班级：光信息08—3班 光学显微镜设计 根据学号得到自己设计内容的数据要求： 1.目镜放大率10(即焦距25） 2.目镜最后一面到物面距离110 3.对准精度1.2微米 按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取 目镜与物镜。 我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好 物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的 物镜。 然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参 数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行 优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现 把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光

收稿日期：2013－04－15 摘要：led以其体积小、控制灵活、光色纯、耐震动、启动时间快，在功耗、寿命以及以及环保方面均有不可比拟的优越性； 广泛应用于照明产品之中，地位举足轻重，更成为新一代摩托车光源技术的首选。如何设计led摩托车前照灯的关健部件光学 系统组件，成为了摩托车前照灯产品上利用led光源的一个主要研究课题。 关键词：双层透镜led发光装置；近光灯设计；远光灯设计；摩托车前照灯配光设计 中图分类号：u483.03文献标识码：a文章编号：1009－9492(2014)01－0045－05 opticalsystemdesignofledmotorcycleheadlamps wumin-qiang （guangzhoutigerfirelightingtechnologycorporation，guangzho

提出了一种基于非球面固定校正元件的椭球形窗口光学系统设计方法。结合广义科丁顿公式及几何光学原理,推导出非球面校正元件的像散表达式,在此基础上,以消像散和正弦条件作为非球面校正元件像差评价参数,采用最小二乘法拟合出满足消像散及彗差的非球面面形方程。并建立以泽尼克(zernike)多项式特殊优化函数取代传统的光学系统评价函数,克服了采用传统光学设计方法设计椭球形窗口光学系统时系统评价函数收敛缓慢的问题。成像光学系统设计时通过比对不同材料匹配实现了光学系统的无热化。给出了完整的椭球形窗口光学系统的设计,设计结果表明,系统的调制传递函数在整个扫描视场范围内接近衍射极限。

针对传统单片柱透镜和柱面反射镜成像光束不理想以及视场通常小于1°,提出并设计了一种三反射式柱面结构。对柱面光线追迹及单片柱面镜成像进行了深入分析,分别设计了三反射式圆柱面和二次曲线柱面系统,提出了一种基于抛物柱面镜理想线聚焦的新型像差优化方法,使其在子午面方向各视场调制传递函数得到最佳优化,并达到成像光谱仪等在狭缝方向上高空间分辨率要求。其子午面总视场均达到了3°,在45lp/mm分辨率条件下,边缘视场子午面方向的调制传递函数分别优于0.2和0.6。

在大截面传像束前置光学物镜设计中,采用“负-正”型式的像方远心光路结构,很好地解决了镜头轴外像差校正和像面照度均匀性问题,同时使镜头结构紧凑、小型化。给出了前置物镜设计实例:工作波长0.8~1.1μm,焦距5mm,相对孔径为1:3.84,光学长度为47mm,视场角为60°。在光学耦接镜设计中采用物方远心光路结构,引入二元光学透镜,通过理论计算和zemax光学软件优化,给出工作波长0.8~1.1μm,焦距33.6mm,光学长度为63.5mm,采用一个衍射面的耦接镜设计实例。该设计结果适用于单丝直径16μm,截面直径6mm的光纤传像束。

基于cmosaps的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器。结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的cmos探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数。分别基于球面和非球面,在zemax平台上实现了具有良好像质的大孔径(f/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求。

结构光投射系统的设计搭建是结构光三维形貌测量系统成功实现的关键之一。传统的激光投射系统存在结构复杂、生成的结构光的质量较低等缺点;而常用的光学投影系统又存在不完全可控等缺陷,难以适应嵌入式的应用。设计搭建了基于自主设计的嵌入式实时数字微镜(dmd)模块的结构光投射系统,驱动电路自主设计,底层接口完全可控,实现了结构光投射系统的实时可控,投射出了范围、大小和分辨力实时可控的高质量结构光,为手持式结构光三维形貌测量仪的实现奠定了基础。

为了提高地球模拟器张角标定中整体测试精度,本文从红外探头设计要求、红外光学系统光学设计等方面对地球模拟器张角标定的关键部件—小视场红外探头进行了深入分析,并设计出一种小视场红外探头用红外光学系统,有效解决了因视场太小造成的信噪比过低,而引起整体测试精度降低的难题,提高了张角标定的精度。

随着大功率led光源和照明技术的发展,led已经广泛地应用于照明领域,这也给灯具的配光设计带来了新的挑战。从led光源应用于铁路信号灯的实际要求出发,对led铁路信号灯的光学系统和灯具的配光进行了研究,设计出了一种透镜型的光学结构,并通过光学软件tracepro进行了模拟仿真,从而达到了铁路信号灯要求的光强度和光束散角。

为了解决目前计量圆光栅的玻璃基片无法适应振动强度大、冲击力强等恶劣环境的问题,提出了采取新型材料聚碳酸酯(pc)来替代玻璃作为计量圆光栅制作基片的方法。分析了pc光学树脂的透光特性、耐热性和耐化学性能,给出了清洗pc的具体配方;结合现有光刻复制工艺,研制出先胶后铬的新型复制工艺;最后,以pc作为计量圆光栅基片,在蒸镀真空度为1.2×10-3pa,蒸发距离为150mm的条件下,采用蒸发源质量控制膜厚的镀铬工艺参数,制作出了pc光学树脂基片的计量圆光栅。在45×显微镜下观察光栅线条,结果显示,线条陡直,无龟裂,表明该新型工艺可行,工艺参数正确,为进一步研制以pc光学树脂计量圆光栅为核心元件的精密测角仪器等提供了试验基础。

一种LED可变焦成像灯的光学系统

为了在工业检测中实现可见光探测向近紫外和近红外波段的拓展,在消色差和消热差的要求下,完成了300～1100nm宽波段光学系统设计,并进行了工业检测样机研制.为了获得足够的后工作距,系统采取反远距的结构型式,并在后工作距内放置镀膜棱镜进行三路分光,分别实现近紫外、可见光和近红外成像.通过合理选择透镜材料来达到消色差要求,采用移动透镜来完成消热差设计.系统视场为±3.5°,焦距为66.5mm,f/#为3.3,后工作距为63mm,总长132mm.结果表明:系统在50lp/mm处的mtf均大于0.3,在-10～+50℃温度范围内保持良好成像,成像质量满足实用要求.所研制样机在实验中获得满意结果.系统通过宽波段探测增大了目标信息获取量,在工业检测和农业检测领域具有巨大优势.

灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用 宋刚王建 通用电气照明有限公司上海201203 摘要：

介绍了激光扩束光学系统的工作原理,给出了主、次镜的焦距比及扩束系统的准直倍率公式。选用无焦卡塞格林系统,应用非球面,针对目标指示器用的氟化氘激光器,设计了红外10倍扩束光学系统,给出了系统设计参数、非球面的方程和主、次镜的调制传递函数。设计结果满足准直扩束要求。

某机平显CRT光学系统设计

介绍机载高亮度crt电子光学系统的设计,分析并验算了主聚焦系统和发射系统的性能和参量,对枪体结构设计也作了介绍。

led光源不仅体积较小、便于携带,而且其显色性好,能效较低、污染小、效率高、寿命长,为微投影技术的发展解决了光源难题。然而,led光源功率较低,限制着投影的范围,并且其三基色所形成的图像与原图存在一定的差距。led光源的这些不足,需要在以后的发展中进行突破,以更好地满足微投影技术的发展需求。

对现有led矿灯光学系统的结构和聚光性能进行比较研究,提出了一种新型的矿灯光学系统,以满足实际配光的需求。新系统由自由曲面折射器和自由曲面反射器组合构成,折射器中的锯齿形曲面用于减小体积。研究结果表明,新系统聚光性能高,光照度均匀,光斑大小适中,结构紧凑,且可节约成本,满足井下工作要求。