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．     

一种新型的高性能近红外平行光管的研究

采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。     

红外系统无热化检测仪的光学系统设计

为了检验红外导引头光学系统无热化设计的效果,采用光学检测的方法对被测系统在一定的温度范围内焦点位置的偏移进行评估.详细介绍了长波红外无热化检测仪的原理,对检测仪光学系统中的各个组成部分,包括高低温箱窗口玻璃、平行光管和红外显微物镜,进行了深入的讨论.用CODEV重点设计了一个工作在8～12μm波段,数值孔径为0.25,放大倍率为2倍,焦距80mm,全视场为12mm的红外显微物镜.最后对设计结果进行了分析,给出了系统的调制传递函数曲线和场曲畸变图,表明光学系统的像质满足使用要求.     

用附加长焦距平行光管物镜法扩大自准直显微镜量程

1 测量原理如图所示:在自准直显微镜前方加一长焦距物镜K(f′_K=496.7mm),与自准直显微镜构成高倍自准直平行光管,用于测量平面光学零件的最小焦距。为了直观起见,在平面反射镜与物镜K之间放一近似平面镜的正透镜(表示被测平面光学件)。     

长焦物镜折衍混合式平行光管设计

阐述了传统平行光管与折衍混合式平行光管的设计方法比较,给出了折衍混合式设计的优化结果。经分析,优化后的设计在点列图、光学传递函数和像差曲线等方面均明显好于传统设计方法,对其它大孔径平行光管的设计具有很强的参考价值。     

电子内窥镜光学系统设计

内窥镜观察范围大,并且观察系统多与手术器械相配合,具有广角长工作距的特点,因此物镜采用非对称反远距结构。设计的光学系统采用尺寸为3.30mm×2.95mm CCD接收成像,像元大小为3.275μm,实现了短焦距（1.7mm）、细径化（Φ=5.5mm）、大视场（100°）、长工作距（50mm）的光学特性。由于该系统为大视场光学系统,会有较大畸变,针对反远距物镜分析了其结构特点和像差特性,通过计算得出系统各个参数,并合理的引用非球面,达到了提高系统成像质量并且降低系统畸变的目的,利用ZEMAX光学设计软件给出了设计实例,并已经应用到实际生产中。     

用普通玻璃校正二级光谱

本文从分析校正二级光谱的各种途经入手,扩展了等效透镜的应用范围,提出了用普通玻璃校正二级光谱的一种设计方法,并列举了长焦距的密接平行光管物镜和三分离照相物镜的设计过程及结果。本文所述的设计方法和例题说明,无论是分离薄透镜系统,还是密接薄透镜组,用普通玻璃校正二级光谱,在不少情况下,都是可能实现的。     

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。     

长波红外反远距物镜光学被动消热差设计

为满足非制冷红外光学系统相对孔径大、长后工作距、温度适应性强的性能要求,采用反远距系统结构形式,设计了工作波段为8~12μm,F/#为2.5,全视场角为7.2°,焦距为100mm的长波红外物镜.通过光学被动式消热差方式,匹配光学材料及分配透镜光焦度,完成了红外物镜在-40~+65℃温度范围内的消热差设计,并对红外物镜的像质进行分析.仿真结果表明:不同温度下,系统各个视场内调制传递函数在奈奎斯特频率17lp·mm-1处均高于0.4,达到衍射极限,单个像元内能量均达到85%.系统整体无温度离焦,成像质量良好、结构紧凑,且适用于像元尺寸为30μm×30μm、像元数为320×240非制冷焦平面阵列探测器.     

激光自准直仪小型化光机结构设计

增加自准直仪物镜焦距可提高仪器精度,但仪器长度也会随之增加。为实现激光自准直仪小型化,本文利用摄远物镜的实际长度小于焦距的结构特点,设计了焦距为450mm的激光自准直仪摄远物镜,像差分析表明系统传函接近衍射极限,点列图中光斑远小于艾里斑;光机结构设计后,系统包括激光光源在内的轴向尺寸仅为295mm,在满足激光自准直仪光学系统像质要求的条件下,有效减小了仪器系体积。     

基于ZEMAX的折反射式望远物镜的设计

折反射式望远物镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,这种系统的特点是便于校正轴外像差．以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量．在设计过程中通过对计算数据的优化、对像差的校正,逐步达到了预期的要求．这次设计的折反射式望远物镜由两片球面反射镜及五片折射透镜组成．     

平视显示器视差测量仪的光学系统设计

为了提高平视显示器视差的调校精度及效率,提出一种基于计算机视觉的视差测量方法.详细论述了该方法的测量原理,并对其测量装置的光学系统进行了详细设计.物镜采用内调焦结构设计,通过棱镜转像后将目标成像于焦平面,再由分光棱镜分束后分别被目镜和CCD物镜接收,满足了不同视距下调焦的合理性以及像质的优良性,实现了目视光学系统和CCD光电系统两路同步接收的功能.该光学系统组成复杂、结构紧凑、像质优良,与图像处理技术相结合,使得测量结果更具客观性.     

基于汽车后视系统的短焦距超广角镜头光学设计

充分考虑了鱼眼镜头的特点,设计了一款应用于汽车后视系统的短焦距超广角镜头。系统焦距3.2mm,F数为2.0,全视场角179°,系统总长17.5mm。采用6片式结构,所有镜片均为球面未采用非球面,大大降低了成本,并对各像差曲线进行了分析,全视场MTF值在100lp/mm达到0.5以上,系统结构简单紧凑,像质优良。     

影响人眼视觉质量的光学因素

人眼作为一种光学器官,存在着一些光学缺陷。从物理学的角度,分析了小瞳孔的衍射效应、眼球光学系统的像差、瞳孔尺寸、照明度和光学散射等对人眼视觉质量的影响,重点分析了由眼球的屈光介质引入的光学像差对人眼视觉质量的影响。对于平常人眼,影响视网膜的成像质量主要受波前像差和衍射的综合作用影响。瞳孔变大时,衍射效应逐渐减弱。人眼的光学像差是影响人类视觉效果的主要因素。就各种不同光学像差性质而言,眼睛成像质量的最大缺陷是球面像差和色像差。     

基于偏振技术的水下探测器光学系统设计

为了实现探测水下物体并区分材质的需求,研制了一套水下激光偏振探测设备,并设计出光学系统。偏振度是通过光学方法区分物体材质的重要参数之一,只要已知被测物体反射光的Stokes矢量,就可以求出偏振度。光学系统中共有两种方法来实现对Stokes矢量的测量:在焦面放置光电二极管直接测光强,或者放置CCD成像,通过分析图像灰度值得出光强信息。结合技术指标,在Zemax软件中运用小像差互补原理,优化设计了具有良好成像质量的光学系统。设计结果为焦距109.9mm,视场为5.2°,F数达到2.1,满足光学系统指标要求并且可以实现高精度的测量。系统仅使用5片球面透镜,结构简单紧凑,易于加工制造。将该光学设备加工出来,进行了简单的实验,证明了该光学系统的可行性。     

径向偏振光束的聚焦整形及应用研究

针对径向偏振光束进行聚焦整形的问题,通过调整入射光束的参数、透镜的数值孔径以及衍射光学元件的结构,对调控光束聚焦场的强度分布进行了理论分析,提出了一种利用衍射光学元件对径向偏振光束进行聚焦整形的方法。结合实际应用的需求,设计了2种衍射光学元件,实现了超小光斑及长焦深和光链结构的聚焦场分布。数值模拟结果证实了设计的合理性。