基于CodeV的600mm望远镜光学系统热分析

为了分析环境温度变化对600mm口径望远镜参数及成像质量的影响,应用CodeV软件进行了模拟分析。结果表明环境温度在-40～+40℃均匀变化下,对系统成像质量有较大影响,且焦距也有一定的变化。这些影响仅用焦面调节不能得到补偿,可以通过增加场镜的轴向移动来补偿,从而在支撑结构设计中增加了相应的轴向调节机构。分析表明,采用这种补偿方式后,在-40～+40℃的环境温度范围内,系统焦距等指标及成像质量均可保持稳定。

一款超薄800万像素手机镜头的设计

为了满足市场对超薄手机镜头的要求,运用光学软件CODEV,结合非球面理论,设计一款新的超薄800万像素手机镜头。该镜头由4片非球面塑料镜片,1片滤光镜片和1片保护玻璃组成,其中第1片透镜是正透镜,第2片镜片是负透镜,第3片镜片是正透镜,第4片镜片是负透镜,且光阑位于第1片透镜的前面。镜头光圈值F为2.4,视场角2ω为65.5°,焦距为3.731 5mm,后焦距0.31mm,镜头总长度为4.6mm,在最高频率1/2处大多数视场的MTF值均大于0.5,畸变小于2%。

15倍双组联动红外连续变焦系统的初始结构计算

双组联动型变焦结构是由2个固连在一起的变倍组做线性运动,补偿组做非线性运动的变焦系统,兼有光学补偿和机械补偿两种特点,较易实现大的变倍比,系统长度较短且凸轮曲线较为平缓。求解变焦各组份高斯参数的出发点是保证变焦核能够实现所需变倍比的情况下,各个运动组份的位移之和为零且像面稳定。利用P∞W∞法与光学结构参数之间的关系确定各组份的半径和材料,最后利用CODEV软件设计出满足设计要求的初始结构。

光学系统折射率温度效应的模拟计算

提出一种计算折射率温度效应的新方案。该方案通过拟合有限元热分析得到离散节点温度,在透镜中建立连续的温度场。在计算CODE V光线追迹时,自编子程序根据追迹点的温度和输入数据,实时计算并返回相对折射率及其梯度信息,使折射率温度效应导致的光程变化的计算更为准确。在计算时可以把波长、大气压、折射率温度系数等作为自定义参量,输入到子程序中,使相对折射率的计算更为灵活。最后对一个红外光学系统进行了计算误差分析,得到了像质的变化情况,验证了该方案的可行性。

头盔式微光夜视仪中折/衍混合物镜的设计

为了使头盔式微光夜视仪结构更加紧凑和小型化,在成像物镜设计中引入衍射面,利用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)独有的负色散性质和光波面任意相位调制的特点,运用CODEV光学设计软件,设计了焦距为25 mm,视场为40°,相对孔径为1/1.2,全视场畸变≤5%的头盔式微光夜视仪的折/衍物镜系统,并讨论了适用于加工衍射面的结构参量。结果表明在物镜光学性能保持不变的情况下,所设计的折/衍物镜与传统物镜比较,成像物镜在使用两个衍射面后,提高了物镜的成像质量,镜片数由原来的9片减少到了7片,光学总长由原来的75.9 mm缩短为57.8 mm。

紧凑型变焦镜头的设计

随着新型材料的出现,变焦系统的结构也发生了跃变,变焦结构向着小型化,低成本的方向发展,依据前人研究成果,利用光学软件CODEV设计了一个简单的小型变焦系统。该系统成像位置的场曲都控制在0.001以内,畸变最大也控制在0.03,具有结构简单,成像质量好,成本低等特点,经过像质评定完全满足日常生活中对取景摄像的需要。

用矩阵方法设计变焦镜头

传统上,在设计变焦距镜头时都要利用高斯光学求解变焦距的各组元焦距、组间隔。与传统方法不同的是,该文利用矩阵光学理论,建立变焦距镜头的光线传输矩阵,并以此矩阵建立非线性方程组,然后用数学软件对其求解,得到各组元的焦距、组间隔等参数。最后以设计一个普通的摄像物镜为例,演示了矩阵光学在设计变焦距镜头中的应用。

太阳能会聚器的优化设计

讨论了用光学设计软件CODEV对太阳能会聚器进行优化设计的问题。在描述了太阳能会聚器的主要设计参数后 ,我们分析了抛物型会聚器的特性。利用光学设计软件 ,设计出一类新的高次非球面会聚器。实验结果表明 ,此类会聚器可实行间断跟踪太阳 ,且接收面光能量分布均匀 ,提高了系统转换效率 ,还具有节约能量。

适用于非对称系统的Wassermann-Wolf方程组

根据Wassermann-Wolf方程的思路推导了适用于非对称光学系统中的非球面设计计算公式,通过编制CODE V宏语言程序,实现了通用非球面设计的自动化。

无梯形畸变指纹识别系统的光学设计

校正梯形畸变,同时采集到清晰的图像是光学式指纹识别系统的重要指标。采用面光源全反射采集方式,棱镜的材料选用廉价的k9玻璃。用三片球面镜片作为成像系统,其中两片小透镜可通过光学设计软件CODEV设计成同一片镜片,得到的光学调制传递函数全视场大于0.5,无梯形畸变,且光照均匀。相比于市场上其他无梯形畸变的产品,该方案体积较小,成本较低,且容易装配,适合生产的需要。

光学系统工程设计软件包CODE V

CODE V是用于计算机辅助光学系统工程设计的先进计算机软件包。它是美国Optical Research Associates(ORA)公司的产品。该公司成立于1963年,主要从事光学工程软件的设计。该软件已经连续开发了30年,它融合了ORA多年的设计经验和很多先进特性,使它成为光学设计工作者的强有力工具,是当前市场上最理想的光学设计与分析软件包。

大视场自由曲面复眼设计研究

在大视场小体积的人造复眼结构中,倾斜的边缘子眼成像时存在较大的轴外像差。提出一种复眼结构,利用光线在子眼中的折转与自由曲面矫正像差,提高了边缘子眼的成像质量,进而增大了复眼结构的视场角。设计出5组子眼对180°视场成像,每组对应特定的视场范围。利用光学仿真软件CodeV对5组子眼分别做了光学仿真,得到了各组子眼的像差曲线,光学传递函数MTF曲线。结果表明,在整个180°视场范围内,频率为100 lp/mm时,MTF值均大于0.2,畸变在30%以内,复眼具有良好的成像质量。

一款小型化红外广角镜头的设计

为满足现代智能化设备和红外交互识别的需求,利用CodeV和Zemax光学设计软件设计了一款小型化红外广角镜头。该镜头使用3片塑胶非球面镜片和1片红外带通滤光片,其光学结构形式为负-正-正的结构;该镜头的F数为2.2,全视场最大角度为129°,系统机械总长3.8mm。该设计在1/2奈奎斯特频率处各个视场的调制传递函数值均大于0.5。组装该镜头进行测试,其调制传递函数性能符合设计需求,可以较好地实现红外探测功能。