自由曲面照明透镜的应用研究 被引量：9

1

作者 江程 江磊 +1 位作者 陈郁阳 刘木清 《复旦学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期81-87,共7页

根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映... 根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映射方式和单面自由曲面透镜的初始结构后,由矢量形式的折射定律和光通量守恒定律,建立光源的光线、最终出射光线及入射点的法向矢量的关系方程组,进而得到此方程组的数值解,并通过CAD软件的逆向工程建模即得到设计的透镜.介绍了此方法的多个实例.由于半导体光源LED体积小,可近似看成点光源,非常有利于使用自由曲面法进行二次光学设计. 展开更多

关键词 照明透镜 自由曲面 点光源 辐射对应 网格对应

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基于单曲面迭代计算的曲面透镜设计方法 被引量：5

2

作者 王骏凯 李俊源 姜献峰 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期807-810,共4页

为在平面上实现所需的照明,满足照明系统的要求,需要对光学系统进行二次设计。传统的设计方法往往用规则曲面指定透镜的一个表面,并以此为基础来设计另个一表面,这样会导致其表面形状复杂,不方便加工或装配。对此,提出了一种基于单曲面... 为在平面上实现所需的照明,满足照明系统的要求,需要对光学系统进行二次设计。传统的设计方法往往用规则曲面指定透镜的一个表面,并以此为基础来设计另个一表面,这样会导致其表面形状复杂,不方便加工或装配。对此,提出了一种基于单曲面迭代计算的透镜曲面设计方法,即适当设计指定光线从透镜的一个表面到另一个表面的光路分布,再以此分别迭代计算透镜的各个表面。该设计方法采用两个自由曲面配合成曲面透镜,较以往的设计方法更加灵活、方便,设计得到的曲面镜头较以往更加简单光滑,便于加工和装配。结合一陈列灯镜头设计,给出了基于单曲面迭代计算的曲面透镜设计计算结果。 展开更多

关键词 LED照明 二次光学设计 曲面透镜 单曲面迭代

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国际主流光刻机研发的最新进展 被引量：39

3

作者 袁琼雁 王向朝 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2007年第1期57-64,共8页

介绍了65nm和45nm节点国际主流光刻机的最新研发进展,重点分析了目前提高光刻机性能的关键技术,讨论了目前各公司的主流机型及其性能参数,最后简要介绍了下一代光刻技术的研究进展。

关键词 光刻机 双工件台技术 偏振光照明 折反式物镜 浸没式光刻 下一代光刻

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193nm光刻曝光系统的现状及发展 被引量：21

4

作者 巩岩 张巍 《中国光学与应用光学》 2008年第1期25-35,共11页

投影曝光工艺是集成电路制造过程中的关键环节,曝光系统的工艺水平已成为衡量微电子制造技术的重要标志。重点介绍了目前193 nm光刻设备曝光系统的发展现状和趋势,以及为提高曝光质量所采用的相关分辨率增强技术;通过分析曝光系统的构... 投影曝光工艺是集成电路制造过程中的关键环节,曝光系统的工艺水平已成为衡量微电子制造技术的重要标志。重点介绍了目前193 nm光刻设备曝光系统的发展现状和趋势,以及为提高曝光质量所采用的相关分辨率增强技术;通过分析曝光系统的构成和其中的关键技术,探讨了国内研制相关曝光设备所面临的挑战。 展开更多

关键词 投影光刻 曝光系统 分辨率增强 照明 投影物镜 综述

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用消衍射方法改善透镜列阵的辐照均匀性 被引量：17

5

作者 丘悦 钱列加 +2 位作者 黄宏一 范滇元 邓锡铭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期27-31,共5页

用消衍射方法能改善列阵透镜的照明均匀性。本文详细研究了振幅型边缘软化，位相型边缘软化和硬边波纹光阑等技术在高功率激光靶面均匀照明技术中的应用。

关键词 透镜列阵 辐照 均匀性 消衍射法

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光纤太阳光照明系统中聚光装置的设计 被引量：10

6

作者 高伟霞 孙长伟 +1 位作者 常晶晶 于荣金 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第5期808-811,共4页

将太阳光经传能光纤传输到室内进行照明是太阳能利用的新发展,而将太阳光耦合到传能光纤中是这项技术的一个难点。在分析塑料光纤的特点和各种聚光技术的基础上,提出一种把太阳光耦合进传能光纤中进行传输的聚光装置。根据非球面透镜垂... 将太阳光经传能光纤传输到室内进行照明是太阳能利用的新发展,而将太阳光耦合到传能光纤中是这项技术的一个难点。在分析塑料光纤的特点和各种聚光技术的基础上,提出一种把太阳光耦合进传能光纤中进行传输的聚光装置。根据非球面透镜垂轴球差小的特点把太阳光会聚到很小的光点,再利用长度约为1/4节距的自聚焦透镜改变光线的数值孔径使其满足光纤的数值孔径,通过一个计算公式来计算最佳的自聚焦透镜长度,实现非球面透镜和自聚焦透镜的最佳组合,把太阳光以较高的耦合效率耦合进塑料光纤。最后在理论上验证了此装置的可行性。 展开更多

关键词 太阳光照明 非球面透镜 自聚焦透镜

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实现LED矩形均匀照明的透镜设计 被引量：10

7

作者 李竞 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期211-214,共4页

随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已得到普遍应用。设计一种以LED为光源实现矩形均匀照明的透镜,根据微分几何的理论建立透镜面型所满足的微分方程,然后根据能量映射关系和能量守恒定律建立面型与目标面坐... 随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已得到普遍应用。设计一种以LED为光源实现矩形均匀照明的透镜,根据微分几何的理论建立透镜面型所满足的微分方程,然后根据能量映射关系和能量守恒定律建立面型与目标面坐标点之间的关系,并通过四阶龙格-库塔法求解微分方程得到面型数据,利用所得的面型数据在三维建模软件Rhinoceros中构建出所求透镜面型,并将透镜导入ASAP进行模拟。模拟结果表明:该光学系统效率达到94.01%,目标面照度均匀性优于92.73%。最后分析了自由曲面的连续性,指出能量映射关系决定着自由曲面的连续性。 展开更多

关键词 应用光学 LED照明 均匀照明 自由曲面 透镜设计

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用于LED集鱼灯稳定照明的自由曲面透镜设计 被引量：7

8

作者 刘展宇 王沛沛 +2 位作者 金志樑 王海洋 熊大曦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期148-157,共10页

进行海上灯光诱鱼作业时,船体横摇改变了发光二极管(LED)集鱼灯的照明角度,导致海面光照不断变化,对吸引和聚集趋光性鱼类产生不利影响。提出了一种利用自由曲面透镜实现扇形光强分布的方法,在Y-Z和X-Y平面上的发散角分别为110°和1... 进行海上灯光诱鱼作业时,船体横摇改变了发光二极管(LED)集鱼灯的照明角度,导致海面光照不断变化,对吸引和聚集趋光性鱼类产生不利影响。提出了一种利用自由曲面透镜实现扇形光强分布的方法,在Y-Z和X-Y平面上的发散角分别为110°和10°。分析了LED集鱼灯在渔船横摇角度变化范围(-10°~10°)内的目标面相对照度分布的相似性和误差率。模拟结果和实验结果的正交归一化相似性(NCC)分别大于98.50%和99.53%,均方根误差(RMSE)分别小于5.56%和4.60%。与普通LED集鱼灯和金卤灯比较,本设计显著提高渔船横摇时LED集鱼灯的光照稳定性。结果表明,在不同照明角度下,LED集鱼灯的自由曲面透镜能很好地实现海面上的稳定光照。 展开更多

关键词 光学设计 自由曲面 发光二极管 光照稳定性 透镜

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用于DLP投影系统的自由曲面TIR准直透镜设计 被引量：6

9

作者 刘雁杰 惠彬 +2 位作者 李景镇 丁金妃 朱天龙 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期582-587,共6页

为了提高DLP投影照明系统中准直部分的准直度并简化准直光路,采用一种自由曲面的TIR透镜作为DLP投影照明系统的准直器件。首先根据空间斯涅耳定律推导出反射曲面以及透射曲面母线上的点的坐标关系,并采用迭代的方法使用Matlab软件计算... 为了提高DLP投影照明系统中准直部分的准直度并简化准直光路,采用一种自由曲面的TIR透镜作为DLP投影照明系统的准直器件。首先根据空间斯涅耳定律推导出反射曲面以及透射曲面母线上的点的坐标关系,并采用迭代的方法使用Matlab软件计算出母线上各个点的坐标并绘制出曲线图形,然后利用Pro/Engineer对TIR准直透镜进行建模得到TIR准直透镜的模型。分别用理想点光源和扩展光源进行模拟,经过TIR透镜准直后光束发散角在±7°以内,并根据选用的DMD芯片和LED光源选择合适的TIR透镜参数,建立DLP投影照明系统后进行模拟仿真,最终均匀度达到了90%,满足了投影照明系统的需求。 展开更多

关键词 自由曲面 DLP 投影照明 准直透镜 光学设计

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用于固态体积式真三维立体显示的LED投影照明系统研究 被引量：5

10

作者 冯奇斌 牛红林 +1 位作者 华懿魁 吕国强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期93-98,共6页

合肥工业大学开发的固态体积式真三维立体显示器包括单片DMD、UHP投影光源、RGBRGB六段4倍速色轮、方棒、20层液晶光阀组成的显示体、投影镜头、折叠光路、控制电路等,存在刷新率低、色域小的问题。本文设计了基于LED的投影照明系统,包... 合肥工业大学开发的固态体积式真三维立体显示器包括单片DMD、UHP投影光源、RGBRGB六段4倍速色轮、方棒、20层液晶光阀组成的显示体、投影镜头、折叠光路、控制电路等,存在刷新率低、色域小的问题。本文设计了基于LED的投影照明系统,包括RGB三原色LED发光模块、混合聚光镜、X棱镜等,替换样机中的UHP光源和色轮。红、绿、蓝LED顺序发光,光线经准直后进入X棱镜,在方棒的出射端顺序形成红、绿、蓝均匀矩形光斑。LED照明系统无需色轮分色,显示刷新率可达到60Hz。仿真和试验结果证明本文设计的LED照明系统完全满足真三维立体显示的要求。 展开更多

关键词 真三维立体显示 LED 照明系统 准直透镜

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光学显微系统的图像质量优化方法 被引量：4

11

作者 崔长彩 张勇贞 +2 位作者 易定容 孔令华 刘志群 《华侨大学学报（自然科学版）》 北大核心 2017年第6期768-773,共6页

为了改善显微成像系统的照明均匀度和光照度,对透射式显微镜照明装置中的聚光镜进行优化设计.首先,分析由双透镜组成的阿贝聚光镜光轴不对中、通光孔径小等问题对成像质量带来的负面影响.然后,提出用单一非球面透镜替代双透镜聚光镜来... 为了改善显微成像系统的照明均匀度和光照度,对透射式显微镜照明装置中的聚光镜进行优化设计.首先,分析由双透镜组成的阿贝聚光镜光轴不对中、通光孔径小等问题对成像质量带来的负面影响.然后,提出用单一非球面透镜替代双透镜聚光镜来改善成像质量的方法.最后,实测聚光镜改进前后的照明装置对显微镜照明均匀度和光照度等关键性能指标的影响.实验结果表明:在20X,40X物镜下,使用单个非球面透镜组成的聚光镜的照明装置的照明均匀度分别达到0.50%和0.66%,比改进前的双透镜聚光镜的均匀度提高5倍;同时,优化聚光镜后的照明装置光照度比优化前分别提高了15%和17%.实际样本实验也表明,使用单个非球面镜聚光镜的照明装置能有效提高照明均匀度和光照度,可以改善透射式光学显微镜的成像质量. 展开更多

关键词 照明均匀度 光照度 非球面透镜 阿贝聚光镜 光学显微成像方法

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光刻机照明系统中继镜组的光场均匀性优化设计 被引量：3

12

作者 龚爽 杨宝喜 黄惠杰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期290-299,共10页

提出了一种快速计算光学系统像面照度均匀性的算法,通过近似算法计算系统数值孔径,并利用出射光瞳数值孔径表征像面照度。利用该算法计算光场不均匀性,将其作为自动优化过程中的评价函数之一,优化设计光刻机照明系统中继镜组。通过Light... 提出了一种快速计算光学系统像面照度均匀性的算法,通过近似算法计算系统数值孔径,并利用出射光瞳数值孔径表征像面照度。利用该算法计算光场不均匀性,将其作为自动优化过程中的评价函数之一,优化设计光刻机照明系统中继镜组。通过Light tools软件对设计的中继镜组进行仿真验证,结果表明不同相干因子照明下掩膜面上的光场不均匀性均小于0.5%。通过实验测试了设计的中继镜组的积分均匀性,结果表明各相干因子下,光场不均匀性小于1.21%,能够满足掩膜面上光场不均匀性的指标需求(<1.5%),验证了该快速评估算法可有效应用于中继镜组优化设计中。 展开更多

关键词 光刻 照明系统 光学设计 中继镜组 光场均匀性

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同心反射式手机镜头相对照度改善方法

13

作者 李若兰 王洋 +2 位作者 徐乾智 张磊 付跃刚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期257-263,共7页

为了提高同心透镜的轴外视场照度,通过在同心透镜内部设置一个基于全内反射的虚拟光阑,可使系统的能量分布更加均匀,进而改善同心透镜的成像性能。结合虚拟光阑的建立条件以及手机镜头要求,计算了一个基于反射式同心透镜手机镜头的初始... 为了提高同心透镜的轴外视场照度,通过在同心透镜内部设置一个基于全内反射的虚拟光阑,可使系统的能量分布更加均匀,进而改善同心透镜的成像性能。结合虚拟光阑的建立条件以及手机镜头要求,计算了一个基于反射式同心透镜手机镜头的初始结构,优化后的系统焦距2.7 mm,最大视场角±50°,系统F数1.8,总长2.7 mm。照度分析结果表明,利用传统孔径光阑的手机镜头相对照度随视场增大逐渐下降,最大视场仅为0.64;采用虚拟光阑的手机镜头在0°~28°视场的相对照度保持不变,全视场的相对照度在0.85以上。可见,采用虚拟光阑的手机镜头全视场照度的均匀性得到了明显改善,可有效提高系统的成像性能。 展开更多

关键词 光学设计 虚拟光阑 相对照度 同心透镜 反射式 渐晕

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基于微透镜阵列生成特定矩形光斑的TIR组合透镜设计与仿真 被引量：3

14

作者 刘雁杰 惠彬 +1 位作者 李景镇 丁金妃 《光学仪器》 2015年第6期517-521,共5页

LED功率的不断增大使其逐渐替代传统光源,并广泛用于各种照明光源。在某些室内照明以及道路照明设计中,通常需要借助LED透镜产生矩形光斑从而充分利用光能避免浪费。利用Light Tools软件设计了一种全内反射(total internal reflection,T... LED功率的不断增大使其逐渐替代传统光源,并广泛用于各种照明光源。在某些室内照明以及道路照明设计中,通常需要借助LED透镜产生矩形光斑从而充分利用光能避免浪费。利用Light Tools软件设计了一种全内反射(total internal reflection,TIR)透镜与特定微型透镜阵列的组合透镜,设置TIR准直透镜透射曲面和全反射曲面为二次曲面,并对其进行准直优化。然后建立单个微型透镜,设置单个矩形微透镜长宽比分别为1∶1、3∶2和4∶3,并将其阵列化。通过改变微型透镜的尺寸以及球面曲率半径进行进一步优化,最后生成与微型透镜长宽比对应的均匀矩形光斑,从而满足不同矩形照明区域的照明需求。 展开更多

关键词 照明工程 LED TIR透镜 微型透镜

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风云四号辐射计的高精度动态测角系统 被引量：3

15

作者 程仕东 刘宏伟 +1 位作者 裴云天 王淦泉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期89-91,96,共4页

为了测试风云四号气象卫星扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度,设计了一种高精度动态测角仪。该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道,采用622nm的LED可见光,经过菲涅耳透镜投射到目标板上,然后充满投影光学系统的入瞳,利用光学... 为了测试风云四号气象卫星扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度,设计了一种高精度动态测角仪。该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道,采用622nm的LED可见光,经过菲涅耳透镜投射到目标板上,然后充满投影光学系统的入瞳,利用光学成像分析像点位置及相互关系的方法来评价扫描镜的运动精度。介绍了该测角仪的投影光学系统、照明系统和系统总体的设计。 展开更多

关键词 辐射计 投影光学系统 照明系统 菲涅耳透镜 测角仪

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COB光源的窄光束均匀照明设计 被引量：3

16

作者 黄从高 胡淼 +4 位作者 张春洋 许蒙蒙 李齐良 毕美华 周雪芳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期145-151,共7页

为了解决高功率白光LED光源输出高均匀度窄光束的问题,设计了一种由复合抛物面反射器、菲涅尔透镜和非球面透镜组成的照明系统。设计中以板上芯片型(COB)集成光源的配光曲线为依据构建光源仿真模型,由复合抛物面反射器实现大角度光线初... 为了解决高功率白光LED光源输出高均匀度窄光束的问题,设计了一种由复合抛物面反射器、菲涅尔透镜和非球面透镜组成的照明系统。设计中以板上芯片型(COB)集成光源的配光曲线为依据构建光源仿真模型,由复合抛物面反射器实现大角度光线初次会聚之后,再由菲涅尔透镜控制溢散光,最后利用非球面透镜进行准直配光。采用TracePro进行蒙特卡洛光线追迹,根据仿真得到的系统性能指标,并研制出实物装置进行实验测试。最终测试结果表明:窄光束均匀照明系统可以输出±7.9°的光束,并且在距离系统出光面0.7 m左右的区域形成均匀度超过96%的圆形光斑,整体光效达到60%。 展开更多

关键词 窄光束 COB集成光源 均匀照明 非球面透镜 复合抛物面反射器

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基于微元能量映射的汽车LED近光灯透镜设计 被引量：3

17

作者 张晋勇 李礼夫 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期72-77,共6页

针对常用汽车LED投射式照明系统近光灯光能利用率低的问题,根据非成像光学原理,研究了LED近光灯近光配光特性与光源光能量、光学自由曲面透镜参数之间的关系,在此基础上提出基于微元能量映射的LED汽车近光灯自由曲面透镜设计方法.为了... 针对常用汽车LED投射式照明系统近光灯光能利用率低的问题,根据非成像光学原理,研究了LED近光灯近光配光特性与光源光能量、光学自由曲面透镜参数之间的关系,在此基础上提出基于微元能量映射的LED汽车近光灯自由曲面透镜设计方法.为了验证该方法的可行性,利用切面迭代曲面构型法Rhino软件设计了汽车LED近光灯透镜,运用Tracepro光学软件构建了汽车LED近光灯照明系统,然后对该系统进行了计算机仿真.结果表明,所设计的LED近光灯自由曲面透镜产生的光型不但能满足近光灯法规要求,而且光能利用率较常用的汽车LED近光灯照明系统提高23.5%. 展开更多

关键词 非成像光学 照明 近光灯 自由曲面透镜

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基于TIR结构的矩形区域照明LED透镜的设计 被引量：2

18

作者 韩敏 叶正南 +3 位作者 康廉洁 居荣兵 刘言 丁桂林 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期668-672,共5页

研究一种可以在高横纵比的线形区域形成特定照度分布的LED透镜设计方法,即分部设计法。全反射部分根据边缘射线原理和斯涅耳定律设计,采用数值积分迭代法计算,Matlab编程得到全反射部分的轮廓线;透射部分用试错法设计,用SolidWorks将全... 研究一种可以在高横纵比的线形区域形成特定照度分布的LED透镜设计方法,即分部设计法。全反射部分根据边缘射线原理和斯涅耳定律设计,采用数值积分迭代法计算,Matlab编程得到全反射部分的轮廓线;透射部分用试错法设计,用SolidWorks将全反射部分和透射部分整合出了一款新的拱形透镜。设计的透镜尺寸为25mm×18mm×10mm。模拟与实践结果表明:透镜匹配扩展光源后,光学效率高于85%,半光强角可达9°×135°,可以在横纵比大于15的线形区域实现均匀照明。 展开更多

关键词 照明设计 LED二次光学设计 线形区域 边缘光线原理 拱形透镜 TIR

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短波红外成像变焦匀化激光照明系统（英文） 被引量：2

19

作者 陈大明 李永富 +2 位作者 王玉荣 费宬 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期278-283,共6页

针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统,分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高,达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统,使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面,照明光斑均... 针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统,分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高,达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统,使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面,照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论,设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成,由凸轮结构实现连续变焦.体积小,结构简单,变焦倍数大.最终实现了2～50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验,对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义. 展开更多

关键词 红外与夜视技术 短波红外成像 激光照明 激光匀化 变焦系统

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多边形棒状透镜出端辐射均匀性的研究 被引量：2

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作者 金新华 郑晓东 王政 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1964-1968,共5页

研究了用多角形棒状透镜产生高均匀性正方形和圆形照明的最佳结构参量·结果表明,对于正方形棒状透镜,输出端的照明均匀性随透镜的长度振荡变化,在某些特定长度达到极小值·对于圆形照明面积,比较了从三角到八角的六种多边形
... 研究了用多角形棒状透镜产生高均匀性正方形和圆形照明的最佳结构参量·结果表明,对于正方形棒状透镜,输出端的照明均匀性随透镜的长度振荡变化,在某些特定长度达到极小值·对于圆形照明面积,比较了从三角到八角的六种多边形·利用三角形积分透镜可以获得最佳的照明均匀性,但光能利用率相对较低,六角形积分透镜可同时获得较高的照明均匀性和光能利用率· 展开更多

关键词 积分透镜 照明系统 均匀性 多角形

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