变焦距投影光学系统中的远心光路设计

介绍了含有棱镜系统的数字光处理器(DLP)投影仪连续变焦距远心镜头的设计。通过对DLP投影镜头与数字微反射镜器件之间的全反射棱镜系统进行分析,发现采用像方远心光路设计方法,可使投影系统产生的杂光大大减少。进一步研究变焦距系统远心光路的结构特征,得出了使系统在整个变焦过程中都处于远心位置的光阑轴向位移方程。借助给光阑固联一个透镜(与补偿组共同补偿变倍组)所产生的像面移动,得到了变焦曲线平缓、光焦度分配均匀且成像质量较好的投影镜头。

远心光路对准误差的分析及光学调整方法

对远心光路中由于孔径光阑位置离焦和接收器检测中心偏心所产生的对准误差导出了误差计算公式并进行了分析,据此提出了消除误差的措施和光学调整的方法。

远心光路在透镜参量测量实验中的应用

为求证远心光路在实验测量中的作用,首先基于光学仿真软件CODE V,在仿真有无物方远心光路的情况下,测长数据的区别;然后拆解光具座部分组件,在光学平台搭建共轴实验光路,采集成像结果并处理数据;最后分析仿真与实验数据,结合透镜参量测量实验中需清晰观察玻罗板成像的实验要求,分析远心光路的作用.

CCD尺寸检测装置中采用远心光路的实验分析

本文介绍了一种以新型光电转换器件 CCD 为象传感器的光电式工件外径尺寸检测装置。给出了该检测装置的基本原理和组成。对检测装置中光学系统进行了较为详细地讨论。实验表明,该装置可以有效地保证检测精度,并找出了不同直径工件为保证精度所允许的移动量。

一小时的心光

每年的3月26日晚上都有一小时的黑暗。你可能觉得这个夜晚无聊透顶，你也可能在夜色中想了许多。当灯光熄灭的时候，我点燃了心的光芒，感受到了不一样的灿烂与明亮。

让人文素养走进“心光闪耀”的课堂

人文素养涵盖一个人的内在品质,由知识、能力、情感、态度、价值观、意志等多种因素综合而成。人文素养表现在个体身上,就是一种人格魅力,一种积极向上的精神状态,一种温文尔雅的内在气质,一种低调行事、包容一切的修养品性。《中国学生发展核心素养》颁布以来,课程改革进入了3.0时代,人们对学科核心素养尤其是文化基础之人文底蕴、科学精神的探讨乐此不疲。

军用长出瞳距狙击步枪瞄准镜远心光路设计

为了适应单兵平台的作战需求,针对目前透射式狙击步枪瞄准镜存在成像质量较差和出瞳距离过短等问题,设计一款高精度成像的狙击步枪瞄准镜。根据系统的设计指标对物镜组和目镜组进行指标分解以及光焦度计算,使用ZEMAX软件设计具有高精度成像质量和长出瞳距离的瞄准镜光路。瞄准镜的物镜组和目镜组均采用远心光路,系统的放大倍率为10×,入瞳直径为50 mm,出瞳直径为5 mm,视场角为2.2°,出瞳距离为87.89 mm,机械筒长为403.76 mm。设计结果表明,物镜组和目镜组的成像质量均达到优良,对接后的整体光路在奈奎斯特频率为16.67 lp/mm处的调制传递函数值大于0.85,满足军用狙击步枪瞄准镜的使用要求。

像方远心航拍数码相机镜头设计

为了提高CCD的灵敏度,制造商在CCD上增加微透镜阵列以提高其量子效率。由于微透镜对光线有汇聚作用,要求像方光线入射角不能太大。普通镜头需增加后截距来减小光线像方入射角度,使总长度增长,且效果并不理想。本文提出采用像方远心光路设计航拍数码相机镜头,使镜头边缘视场的像方光线都几乎以0°出射,解决了带微透镜阵列的数码相机对光学镜头的特殊要求。通过像方远心光路设计的光学镜头与普通光学镜头对比,证明了采用像方远心光路设计的镜头具有分辨率高,像面照度均匀性好,长度短,重量轻等优点。

传像光纤束的物镜设计

在大截面传像束前置光学系统设计中,采用'负-正'型式的像方远心光路结构,在像差校正过程中引入标准二次曲面和偶次非球面,能很好地解决镜头轴外像差校正与像面照度均匀性问题,同时使镜头结构紧凑、小型化.通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.8～1.1μm,焦距5mm,相对孔径为1:3.8,光学长度为47.5mm,视场角为60°的镜头设计实例.对设计结果的分析表明,该镜头在31lp/mm空间频率处的MTF值超过0.78,像质优良.

用于大截面传像光纤束的折衍混合光学系统设计

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。

复合式多点测量速度干涉仪光学系统设计

为满足爆炸冲击作用下物质界面的速度测量需求,设计了一种复合式多点测量的速度干涉仪。采用物方和像方双远心光路,将光纤阵列出射的照明激光定点投射到待测物面上,实现了针状滴注式照明,充分利用了照明激光能量,且保证了待测物面在运动过程中具有恒定的照度。成像系统像面采用末端为大芯径的锥形光纤接收信号光,既保证了物面运动过程中信号光与光纤的有效耦合,又保证了信号的单模输出,以便进入单模光纤马赫-曾德干涉仪进行差频干涉。采用具有微小楔角、沿直径方向镀矩形带状45°反射膜的反射镜,将照明光路与成像光路同轴,并校正了成像系统的大量像散。该干涉测量系统在物面运动10mm的行程中,物面滴注式照明照度保持恒定,像面光斑大小没有超出大芯径的光纤芯径。此光学系统能够满足爆炸冲击界面的大行程速度测量需求。

三线阵立体测绘相机光学镜头的设计

为了提高测绘相机的立体测绘定位准确度,设计了一种透射式像方远心光路的光学镜头,并阐述了基于可测性设计的单镜组以及整镜头的装调理念.本文设计的光学镜头传函为0.45(@77lp/mm);地面分辨率为5m;畸变为3/10000.检测及试验结果表明,各参量能够满足用户提出的指标要求.

CCD高精度测径系统的研究

设计了数据采集电路 ,把物方远心光路应用在测径系统中 ,提出了一种利用多项式插值精确测量物体尺寸的方法。讨论了影响 CCD测量精度的各种因素 。

薄膜宽度在线测量系统关键技术的研究

为满足生产现场薄膜宽度实时在线测量的需要,设计了并实现了高精度测量薄膜宽度的装置,系统利用稳功率的一字线形激光器照明,采用高分辨率线阵CCD作为传感器,物方远心成像光路接收以消除振动对测量影响,并采用“CPLD+MPU”硬件电路对输出信号处理,以确保测量精度.整个系统设计结构精简,实验证明了系统的可行性与健壮性.

红外耦合光学系统设计

红外目标模拟器由红外目标图像发生器和投影光学系统组成。该红外光学系统是一个要求与2个导引光学系统的光学技术参数相匹配的长焦距、大视场和具有像方远心光路的中红外光学系统。叙述用于红外目标模拟器的红外耦合光学系统的设计原理,提出它与导引光学系统一起可组成放大倍率M=4.5×的红外投影光学系统,并指出IR-CRT产生的图像通过红外投影光学系统可成像在导引接收器上。针对给出的红外耦合光学系统的设计特点和技术要求,光学材料选取硅(S i)锗-(G e)硅-(S i),采用简单的柯克三片式结构完成光学系统设计。设计评价结果表明,该系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。

刀具几何参数检测装置的光学系统设计

对刀具几何参数检测装置的光学系统进行了深入的研究与分析,并设计出一套测量精度为的光学检测系统。该光学系统分为成像系统和照明系统两部分,并分别利用远心光路和柯勒照明方式对其进行了详细地设计。该光学系统的研制成功,能够大大提高刀具检测装置的测量精度,具有良好的工程应用价值。

子弹壳尺寸高速光电自动检验仪的光学系统分析和设计

本自动检验仪是光、机、电、算相结合的非接触式高速自动测量弹壳长度和底部直径的仪器。在子弹壳生产线上测量精度为0．02mm，测量速度为250件／分。本文介绍了光学系统的设计，包括光路的选择；光源和有关参数的选取和计算。更重要的是导出了在远心光路中，物体沿轴向移动时，在原象平面位置上光斑直径的表达式；讨论了，投影物镜的放六倍数β，光束孔径角u与CCD节距的关系。

折射式红外平行光管设计

针对导弹红外成像系统调试和测试的需要,设计了一种折射式红外平行光管。平行光管由准直物镜、红外靶、红外靶温度控制系统和镜筒等部分组成。准直物镜采用柯克3片式结构,且为像方远心光路,红外靶由镂空的铜板靶面和靶面后面的黑体组成,红外靶控制系统控制红外靶温差在0.2~8℃可调。对准直物镜的成像质量进行了分析,并给出了红外靶温度控制原理图。

刀具几何参数光学测量系统设计与分析

设计了一套用于刀具几何参数精密测量的光学检测系统.该系统利用物方远心光路、柯勒照明等手段对刀具检测仪器中的传统光学成像方式进行了改进,保证了被测刀具成像精度.通过光学计算和误差分析,系统测量误差小于±1.4μm.将该套装置应用到刀具几何参数的测量仪器中,实验测试数据表明仪器的测量精度达到±2μm.

大视场双远心工业镜头光学系统设计

为解决某航空异型零件的检测问题,文中以反远距系统为初始结构,运用光学设计软件ZEMAX设计了一款小畸变、高分辨率、大视场及结构简单的双远心物镜.系统采用近似对称结构自动校正垂轴像差,通过厚透镜校正场曲,利用薄透镜弯曲校正球差,改变两块厚透镜之间的距离校正像散,对光学系统进行了优化,以点列图、场曲畸变图等像差曲线及调制传递函数(MTF)曲线等为依据对镜头成像质量进行了评价.结果表明:设计的双远心工业镜头由7片透镜组成,在工作距离为100mm,F数为8,设计波长为可见波长,物方线视场为60mm,2/3inch CCD (8.8mm×6.6mm)为接收器件的条件下得到了放大倍率β为-0.18,畸变小于0.1%,远心度优于0.12°,调制传递函数(MTF)曲线在空间频率为60lp·mm^(-1)时,MTF值皆大于0.55的双远心光学系统,满足了系统设计要求.