光学系统设计中降低公差灵敏度的方法

基于初级像差理论提出了一种降低系统公差灵敏度的方法,即通过控制光学系统各元件表面的初级像差值以"小像差互补"达到像差平衡。首先阐明"小像差互补"含义,然后通过理论公式指出了初级像差与公差灵敏度的关系,最后举出一个航空相机光学系统的设计实例,通过对其"大像差互补"与"小像差互补"两种设计结果进行公差分析,结果表明利用"小像差互补"理念设计的光学系统使得公差分配宽松,提高了系统的稳定性,极大的降低了成本。

超广角大工作面f-theta镜头的光学设计

目前国内用于激光标刻机的f-theta镜头的视场角一般小于60°。采用望远镜结构,利用视觉放大率增大视场角,得到了超广角90°镜头。该方法具有简洁、可靠、易实现等特点。通过初级像差分析,确定系统的初级结构参数,利用ZEMAX软件优化得到了大工作面为285mm的f-theta镜头,镜头线性畸变误差值不超过1%,在半径为698μm的圆内,能量集中度为80%,聚焦性能接近衍射极限。

三反变焦系统设计

主要介绍了一种基于赛德尔像差理论的机械补偿型三反变焦系统的设计方法。这种方法的优点在于,通过对初级像差方程组进行约束优化,可以得到满足要求的部分初始结构参数,设计实例的结果表明了这种方法的可行性。同时指出了上述方法的局限性以及进行无遮拦反射变焦系统设计的必要性,并做了新的设计理论探讨,给出了去除系统遮拦同时矫正像差的方法。

大工作面F-Theta镜头的光学设计

目前国内用于激光标刻机的F-Theta镜头的工作面积一般不超过420 mm。国外虽有面积较大的F-Theta镜头,但结构复杂。通过初级像差分析,确定了镜头的初始结构参量,利用光学设计软件优化得到了工作面积为680 mm的F-Theta镜头,它由四片两种普通玻璃球面透镜构成,光学筒长不到100 mm,具有结构简单紧凑,聚焦性能接近衍射极限、线性畸变小的优点,满足大工作面打标的使用要求。