目錄 v 目錄 摘要............................................................................................................................i abstract....................................................................................................................iii 第1章引言............................................................................................................1 1.1課題研究背景

利用雙層衍射元件設(shè)計(jì)了一款折衍混合投影式頭盔光學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)的衍射效率在可見(jiàn)光波段>90%,提高了像面圖像的對(duì)比度,增加了色彩真實(shí)性。在出瞳距離為25mm,出瞳直徑為10mm條件下,系統(tǒng)的視場(chǎng)角為50°,有效焦距為32mm,直徑為19.2mm,重量為7.8g,繼承了投影式頭盔光學(xué)系統(tǒng)的輕小性特征;調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf)在38lp/mm時(shí),邊緣視場(chǎng)達(dá)到0.3以上,中心視場(chǎng)達(dá)到0.6,充分滿足2.8cm(1.1in)彩色lcd微顯示器的sxga顯示模式;系統(tǒng)垂軸色差為8.2μm,場(chǎng)曲為0.4m-1,畸變?yōu)?%,成像質(zhì)量滿足虛擬環(huán)境和可視化訓(xùn)練要求。文中給出了雙層衍射元件的二元面特征曲線,每周期刻蝕八個(gè)臺(tái)階時(shí),最小特征尺寸為6.3μm,且易于加工實(shí)現(xiàn)。

為滿足雙目頭盔顯示器對(duì)大視場(chǎng)的要求,對(duì)它進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)了以微液晶顯示器為圖像源,有效焦距為35mm,出瞳距離為23mm,出瞳直徑為12mm,視場(chǎng)角為40°的頭盔投影顯示器。該系統(tǒng)由一組雙高斯透鏡,一個(gè)半透半反鏡和一個(gè)回射屏組成?；厣淦恋氖褂檬闺p目設(shè)計(jì)的視場(chǎng)有效提高,畸變明顯降低;衍射面的引入,使系統(tǒng)在尺寸和重量上有明顯的減少,像質(zhì)進(jìn)一步提高。該系統(tǒng)投影鏡頭部分重量?jī)H為6.8g,最大鏡頭直徑為16.8mm,完全滿足雙目設(shè)計(jì)的要求。目視系統(tǒng)中需重點(diǎn)校正的像散和垂軸色差的最大值分別為0.32mm和13.1μm,最大畸變不足0.1%。選用分辨率為1024×768、像素尺寸為25μm的圖像源,系統(tǒng)分辨率滿足圖像源的要求。

編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 空間光通信光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) thedesignofopticalsystemofspatialopticalcommunication 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 學(xué)院光電工程學(xué)院 二〇一一年六月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)承諾書(shū) 1．本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《空間光通信光學(xué)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)》，是認(rèn)真學(xué)習(xí)理解學(xué)校的《長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 工作條例》后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨(dú)立地完成了任務(wù)書(shū)中規(guī) 定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。 2．本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均 在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要 貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。 3．在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由 本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 4．本人完全了解學(xué)校關(guān)于保

課程設(shè)計(jì) 20011年06月25日 設(shè)計(jì)題目 學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 劉志健李保生 測(cè)量顯微鏡 張靜 20080302 光信息08-3班 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名：張靜學(xué)號(hào)：20080302班級(jí)：光信息08—3班 光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì) 根據(jù)學(xué)號(hào)得到自己設(shè)計(jì)內(nèi)容的數(shù)據(jù)要求： 1.目鏡放大率10(即焦距25） 2.目鏡最后一面到物面距離110 3.對(duì)準(zhǔn)精度1.2微米 按照實(shí)驗(yàn)步驟，先計(jì)算好外形尺寸。然后根據(jù)數(shù)據(jù)要求選取 目鏡與物鏡。 我先做物鏡。因?yàn)檫@個(gè)鏡片比較少。按物鏡放大率選好 物鏡后，將參數(shù)輸入。簡(jiǎn)單優(yōu)化，得到比較接近自己要求的 物鏡。 然后做目鏡，同樣的做法，這個(gè)按照焦距選目鏡，將參 數(shù)輸入。將曲率半徑設(shè)為可變量，調(diào)入默認(rèn)的優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行 優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)“優(yōu)化不了”，所有參數(shù)均沒(méi)有變化。而且發(fā)現(xiàn) 把光源放在“焦點(diǎn)”位置，目鏡出射的不是平行光

收稿日期：2013－04－15 摘要：led以其體積小、控制靈活、光色純、耐震動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)間快，在功耗、壽命以及以及環(huán)保方面均有不可比擬的優(yōu)越性； 廣泛應(yīng)用于照明產(chǎn)品之中，地位舉足輕重，更成為新一代摩托車(chē)光源技術(shù)的首選。如何設(shè)計(jì)led摩托車(chē)前照燈的關(guān)健部件光學(xué) 系統(tǒng)組件，成為了摩托車(chē)前照燈產(chǎn)品上利用led光源的一個(gè)主要研究課題。 關(guān)鍵詞：雙層透鏡led發(fā)光裝置；近光燈設(shè)計(jì)；遠(yuǎn)光燈設(shè)計(jì)；摩托車(chē)前照燈配光設(shè)計(jì) 中圖分類(lèi)號(hào)：u483.03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1009－9492(2014)01－0045－05 opticalsystemdesignofledmotorcycleheadlamps wumin-qiang （guangzhoutigerfirelightingtechnologycorporation，guangzho

提出了一種基于非球面固定校正元件的橢球形窗口光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。結(jié)合廣義科丁頓公式及幾何光學(xué)原理,推導(dǎo)出非球面校正元件的像散表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上,以消像散和正弦條件作為非球面校正元件像差評(píng)價(jià)參數(shù),采用最小二乘法擬合出滿足消像散及彗差的非球面面形方程。并建立以澤尼克(zernike)多項(xiàng)式特殊優(yōu)化函數(shù)取代傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù),克服了采用傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)橢球形窗口光學(xué)系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù)收斂緩慢的問(wèn)題。成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)比對(duì)不同材料匹配實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)熱化。給出了完整的橢球形窗口光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)結(jié)果表明,系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)在整個(gè)掃描視場(chǎng)范圍內(nèi)接近衍射極限。

針對(duì)傳統(tǒng)單片柱透鏡和柱面反射鏡成像光束不理想以及視場(chǎng)通常小于1°,提出并設(shè)計(jì)了一種三反射式柱面結(jié)構(gòu)。對(duì)柱面光線追跡及單片柱面鏡成像進(jìn)行了深入分析,分別設(shè)計(jì)了三反射式圓柱面和二次曲線柱面系統(tǒng),提出了一種基于拋物柱面鏡理想線聚焦的新型像差優(yōu)化方法,使其在子午面方向各視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)得到最佳優(yōu)化,并達(dá)到成像光譜儀等在狹縫方向上高空間分辨率要求。其子午面總視場(chǎng)均達(dá)到了3°,在45lp/mm分辨率條件下,邊緣視場(chǎng)子午面方向的調(diào)制傳遞函數(shù)分別優(yōu)于0.2和0.6。

在大截面?zhèn)飨袷爸霉鈱W(xué)物鏡設(shè)計(jì)中,采用“負(fù)-正”型式的像方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),很好地解決了鏡頭軸外像差校正和像面照度均勻性問(wèn)題,同時(shí)使鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊、小型化。給出了前置物鏡設(shè)計(jì)實(shí)例:工作波長(zhǎng)0.8~1.1μm,焦距5mm,相對(duì)孔徑為1:3.84,光學(xué)長(zhǎng)度為47mm,視場(chǎng)角為60°。在光學(xué)耦接鏡設(shè)計(jì)中采用物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),引入二元光學(xué)透鏡,通過(guò)理論計(jì)算和zemax光學(xué)軟件優(yōu)化,給出工作波長(zhǎng)0.8~1.1μm,焦距33.6mm,光學(xué)長(zhǎng)度為63.5mm,采用一個(gè)衍射面的耦接鏡設(shè)計(jì)實(shí)例。該設(shè)計(jì)結(jié)果適用于單絲直徑16μm,截面直徑6mm的光纖傳像束。

基于cmosaps的星敏感器是適應(yīng)航天技術(shù)微型化的發(fā)展而產(chǎn)生的新一代姿態(tài)敏感器。結(jié)合星敏感器系統(tǒng)幀頻以及探測(cè)信噪比閾值的要求,確定了合適的cmos探測(cè)器件以及光學(xué)系統(tǒng)的通光孔徑、焦距、工作光譜范圍和中心波長(zhǎng)等主要參數(shù)。分別基于球面和非球面,在zemax平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了具有良好像質(zhì)的大孔徑(f/1.198)、大視場(chǎng)(22.6°)、寬光譜范圍(0.5～0.8μm)的兩種光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),滿足了對(duì)彌散斑、能量集中度、畸變等的特殊要求。

結(jié)構(gòu)光投射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建是結(jié)構(gòu)光三維形貌測(cè)量系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的激光投射系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生成的結(jié)構(gòu)光的質(zhì)量較低等缺點(diǎn);而常用的光學(xué)投影系統(tǒng)又存在不完全可控等缺陷,難以適應(yīng)嵌入式的應(yīng)用。設(shè)計(jì)搭建了基于自主設(shè)計(jì)的嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)字微鏡(dmd)模塊的結(jié)構(gòu)光投射系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)電路自主設(shè)計(jì),底層接口完全可控,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)光投射系統(tǒng)的實(shí)時(shí)可控,投射出了范圍、大小和分辨力實(shí)時(shí)可控的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)光,為手持式結(jié)構(gòu)光三維形貌測(cè)量?jī)x的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

為了提高地球模擬器張角標(biāo)定中整體測(cè)試精度,本文從紅外探頭設(shè)計(jì)要求、紅外光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)等方面對(duì)地球模擬器張角標(biāo)定的關(guān)鍵部件—小視場(chǎng)紅外探頭進(jìn)行了深入分析,并設(shè)計(jì)出一種小視場(chǎng)紅外探頭用紅外光學(xué)系統(tǒng),有效解決了因視場(chǎng)太小造成的信噪比過(guò)低,而引起整體測(cè)試精度降低的難題,提高了張角標(biāo)定的精度。

隨著大功率led光源和照明技術(shù)的發(fā)展,led已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于照明領(lǐng)域,這也給燈具的配光設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。從led光源應(yīng)用于鐵路信號(hào)燈的實(shí)際要求出發(fā),對(duì)led鐵路信號(hào)燈的光學(xué)系統(tǒng)和燈具的配光進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)出了一種透鏡型的光學(xué)結(jié)構(gòu),并通過(guò)光學(xué)軟件tracepro進(jìn)行了模擬仿真,從而達(dá)到了鐵路信號(hào)燈要求的光強(qiáng)度和光束散角。

為了解決目前計(jì)量圓光柵的玻璃基片無(wú)法適應(yīng)振動(dòng)強(qiáng)度大、沖擊力強(qiáng)等惡劣環(huán)境的問(wèn)題,提出了采取新型材料聚碳酸酯(pc)來(lái)替代玻璃作為計(jì)量圓光柵制作基片的方法。分析了pc光學(xué)樹(shù)脂的透光特性、耐熱性和耐化學(xué)性能,給出了清洗pc的具體配方;結(jié)合現(xiàn)有光刻復(fù)制工藝,研制出先膠后鉻的新型復(fù)制工藝;最后,以pc作為計(jì)量圓光柵基片,在蒸鍍真空度為1.2×10-3pa,蒸發(fā)距離為150mm的條件下,采用蒸發(fā)源質(zhì)量控制膜厚的鍍鉻工藝參數(shù),制作出了pc光學(xué)樹(shù)脂基片的計(jì)量圓光柵。在45×顯微鏡下觀察光柵線條,結(jié)果顯示,線條陡直,無(wú)龜裂,表明該新型工藝可行,工藝參數(shù)正確,為進(jìn)一步研制以pc光學(xué)樹(shù)脂計(jì)量圓光柵為核心元件的精密測(cè)角儀器等提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。

一種LED可變焦成像燈的光學(xué)系統(tǒng)

為了在工業(yè)檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光探測(cè)向近紫外和近紅外波段的拓展,在消色差和消熱差的要求下,完成了300～1100nm寬波段光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了工業(yè)檢測(cè)樣機(jī)研制.為了獲得足夠的后工作距,系統(tǒng)采取反遠(yuǎn)距的結(jié)構(gòu)型式,并在后工作距內(nèi)放置鍍膜棱鏡進(jìn)行三路分光,分別實(shí)現(xiàn)近紫外、可見(jiàn)光和近紅外成像.通過(guò)合理選擇透鏡材料來(lái)達(dá)到消色差要求,采用移動(dòng)透鏡來(lái)完成消熱差設(shè)計(jì).系統(tǒng)視場(chǎng)為±3.5°,焦距為66.5mm,f/#為3.3,后工作距為63mm,總長(zhǎng)132mm.結(jié)果表明:系統(tǒng)在50lp/mm處的mtf均大于0.3,在-10～+50℃溫度范圍內(nèi)保持良好成像,成像質(zhì)量滿足實(shí)用要求.所研制樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)中獲得滿意結(jié)果.系統(tǒng)通過(guò)寬波段探測(cè)增大了目標(biāo)信息獲取量,在工業(yè)檢測(cè)和農(nóng)業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域具有巨大優(yōu)勢(shì).

燈具光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在照明節(jié)能減排中的作用 宋剛王建 通用電氣照明有限公司上海201203 摘要：

介紹了激光擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)的工作原理,給出了主、次鏡的焦距比及擴(kuò)束系統(tǒng)的準(zhǔn)直倍率公式。選用無(wú)焦卡塞格林系統(tǒng),應(yīng)用非球面,針對(duì)目標(biāo)指示器用的氟化氘激光器,設(shè)計(jì)了紅外10倍擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng),給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、非球面的方程和主、次鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)。設(shè)計(jì)結(jié)果滿足準(zhǔn)直擴(kuò)束要求。

某機(jī)平顯CRT光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

led光源不僅體積較小、便于攜帶,而且其顯色性好,能效較低、污染小、效率高、壽命長(zhǎng),為微投影技術(shù)的發(fā)展解決了光源難題。然而,led光源功率較低,限制著投影的范圍,并且其三基色所形成的圖像與原圖存在一定的差距。led光源的這些不足,需要在以后的發(fā)展中進(jìn)行突破,以更好地滿足微投影技術(shù)的發(fā)展需求。

對(duì)現(xiàn)有l(wèi)ed礦燈光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和聚光性能進(jìn)行比較研究,提出了一種新型的礦燈光學(xué)系統(tǒng),以滿足實(shí)際配光的需求。新系統(tǒng)由自由曲面折射器和自由曲面反射器組合構(gòu)成,折射器中的鋸齒形曲面用于減小體積。研究結(jié)果表明,新系統(tǒng)聚光性能高,光照度均勻,光斑大小適中,結(jié)構(gòu)緊湊,且可節(jié)約成本,滿足井下工作要求。

針對(duì)大屏幕投影顯示對(duì)成像物鏡提出的超短焦、大視場(chǎng)角、超薄化、大相對(duì)孔徑以及高清晰度等要求,設(shè)計(jì)了一種新型折反射式超薄投影成像系統(tǒng)。采用ti公司的0.65″數(shù)字微反射鏡片(dmd)作為空間光調(diào)制器,利用非球面反射鏡校正畸變并縮短投影距離,然后通過(guò)一個(gè)折疊反射鏡對(duì)光路進(jìn)一步轉(zhuǎn)折來(lái)實(shí)現(xiàn)超薄化投影顯示。系統(tǒng)由5片透射鏡片和1片非球面反射鏡組成,焦距為2.8mm,f/#為3.5,最小視場(chǎng)角為55°,最大視場(chǎng)角為78.5°,在投影距離為120mm時(shí)畫(huà)面尺寸顯示為65.2″。設(shè)計(jì)結(jié)果表明:在像面的nyquist頻率處,95%以上視場(chǎng)的mtf>0.6,最大畸變量為0.8tv%,一個(gè)像元尺寸內(nèi)能量集中度在90%以上。為了進(jìn)一步驗(yàn)證折反射式超薄投影鏡頭的性能,加工并組裝了原理樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其圖像顯示效果良好,能夠滿足超薄化、低成本、小型批量化生產(chǎn)等設(shè)計(jì)要求。