应用于激光扫描投影仪器的动态聚焦技术研究 被引量：13

1

作者 侯茂盛 杨帆 +3 位作者 孙明利 李丽娟 朱运东 林雪竹 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期605-612,共8页

为了实现激光投影仪器或系统的自动聚焦,研究搭建了激光动态聚焦系统。该系统可依据背向反射光强信号的变化调节聚焦系统的镜组间距,使激光扫描投影系统能够在不同距离的投影面上聚焦出最小光斑,从而提高系统的定位精度。根据激光动态... 为了实现激光投影仪器或系统的自动聚焦,研究搭建了激光动态聚焦系统。该系统可依据背向反射光强信号的变化调节聚焦系统的镜组间距,使激光扫描投影系统能够在不同距离的投影面上聚焦出最小光斑,从而提高系统的定位精度。根据激光动态自聚焦系统的原理,设计了光学杠杆型和反远距型2种动态自聚焦方案,并推导出相应的数学模型;利用ZEMAX光学设计软件进行仿真实验,通过比较得出响应更加灵敏、结构更加合理的自聚焦系统;搭建新型自聚焦激光扫描投影系统对动态自聚焦性能进行了验证。实验结果表明:反远距型动态自聚焦系统更加合理,在4.5m处的投影面上,汇聚光斑直径最优可达0.2mm,可使激光扫描投影仪在进行辅助装配时的定位准确度提高至0.1mm,能够达到先进制造装配工程中零部件的精准定位要求。 展开更多

关键词 激光投影仪 动态聚焦系统 光学杠杆 反远距 ZEMAX

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短焦距超广角镜头的光学设计 被引量：10

2

作者 张继艳 黄元庆 +2 位作者 熊飞兵 孟宪国 林海峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第10期159-163,共5页

介绍了一款用于监控的短焦距超广角镜头的设计,光学系统采用反远距光学结构,根据设计要求,采用等距离投影成像方式。用Zemax软件进行优化设计,合理地解决了边缘视场光照度和轴外视场像差的问题。对该结构特点进行分析评价并给出了各种... 介绍了一款用于监控的短焦距超广角镜头的设计,光学系统采用反远距光学结构,根据设计要求,采用等距离投影成像方式。用Zemax软件进行优化设计,合理地解决了边缘视场光照度和轴外视场像差的问题。对该结构特点进行分析评价并给出了各种像差曲线和调制传递函数(MTF)曲线。该镜头采用7组10片式结构,全视场角和相对孔径分别为175°和1/1.8,反远比为2.4。使用1/3inch(1inch=2.54cm)CCD成像传感器,全视场MTF值在100lp/mm处达到0.5,光学系统结构紧凑,像质优良。 展开更多

关键词 光学设计 超广角 反远距 短焦距

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300～1100nm宽波段光学系统设计 被引量：6

3

作者 刘娟娟 郭帮辉 +3 位作者 吴宏圣 刘英 王健 孙强 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1766-1769,共4页

为了在工业检测中实现可见光探测向近紫外和近红外波段的拓展,在消色差和消热差的要求下,完成了300～1100nm宽波段光学系统设计,并进行了工业检测样机研制.为了获得足够的后工作距,系统采取反远距的结构型式,并在后工作距内放置镀膜棱... 为了在工业检测中实现可见光探测向近紫外和近红外波段的拓展,在消色差和消热差的要求下,完成了300～1100nm宽波段光学系统设计,并进行了工业检测样机研制.为了获得足够的后工作距,系统采取反远距的结构型式,并在后工作距内放置镀膜棱镜进行三路分光,分别实现近紫外、可见光和近红外成像.通过合理选择透镜材料来达到消色差要求,采用移动透镜来完成消热差设计.系统视场为±3.5°,焦距为66.5mm,F/#为3.3,后工作距为63mm,总长132mm.结果表明:系统在50lp/mm处的MTF均大于0.3,在-10～+50℃温度范围内保持良好成像,成像质量满足实用要求.所研制样机在实验中获得满意结果.系统通过宽波段探测增大了目标信息获取量,在工业检测和农业检测领域具有巨大优势. 展开更多

关键词 宽波段 消热差 反远距 光学设计

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4k数字放映机广角放映镜头的设计 被引量：4

4

作者 刘宵婵 陈琛 +3 位作者 宋涛 张禹 李维善 刘红军 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期400-403,共4页

为满足4k电影的短距离放映需求,设计一款广角放映镜头,可适配于采用三芯片DMD技术的放映机,最大投射比可达0.75∶1,相对孔径为1/2.2,反远比为4.6∶1,在66lp/mm的Nyquist频率处,MTF值为0.42,边缘视场MTF值为0.25。最大横向色差为3.7μm&l... 为满足4k电影的短距离放映需求,设计一款广角放映镜头,可适配于采用三芯片DMD技术的放映机,最大投射比可达0.75∶1,相对孔径为1/2.2,反远比为4.6∶1,在66lp/mm的Nyquist频率处,MTF值为0.42,边缘视场MTF值为0.25。最大横向色差为3.7μm<0.5pixel,最大畸变为2.5%。分析了反远距形式的特点,给出了合理选型、分配光焦度和计算关键技术参数的方法,以及像差校正过程中应注意的问题。最终设计出了符合设计指标的具有高分辨率的广角放映镜头,该镜头结构简单、成本低。 展开更多

关键词 光学设计 反远距 广角 成像系统 调制传递函数

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通用型短焦投影镜头的设计 被引量：4

5

作者 刘宵婵 陈琛 +2 位作者 李维善 刘红军 张禹 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期907-912,共6页

为设计一款可用于不同规格的投影机的通用型短焦投影镜头,整合了应用较为广泛的几款主流机型的光学特征参数,以不同机型内部光学引擎的的不同尺寸的分色合色棱镜作为镜头的一部分,建立多重结构,并根据不同机型参数合理确定了镜头的像高... 为设计一款可用于不同规格的投影机的通用型短焦投影镜头,整合了应用较为广泛的几款主流机型的光学特征参数,以不同机型内部光学引擎的的不同尺寸的分色合色棱镜作为镜头的一部分,建立多重结构,并根据不同机型参数合理确定了镜头的像高、分辨率、后工作距等设计指标,设计了一款短焦投影镜头,可用于0.63英寸（1.6cm）-0.8英寸（2.03cm）芯片且基于单DMD或3LCD技术的投影机,投射比为0.8：1-0.95：1.分析了短焦投影镜头中较难处理的照度和畸变问题,最后给出了可行的解决办法,并对光学系统进行了公差分析. 展开更多

关键词 光学设计 短焦 反远距

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气溶胶探测的宽波段超广角均匀像面镜头设计 被引量：2

6

作者 宋茂新 孙亮 +1 位作者 洪津 孙晓兵 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2015年第11期204-210,共7页

为设计满足全球大气气溶胶监测需求的星载宽波段超广角探测光学系统,解决广角镜头的像面均匀性问题。根据性能要求选择了反远距的结构形式,对反远距广角镜头的前组角放大率参数与像差控制及后截距的关系进行了理论分析,并对影响像面照... 为设计满足全球大气气溶胶监测需求的星载宽波段超广角探测光学系统,解决广角镜头的像面均匀性问题。根据性能要求选择了反远距的结构形式,对反远距广角镜头的前组角放大率参数与像差控制及后截距的关系进行了理论分析,并对影响像面照度的光瞳像差进行了分析,得到增大前组角放大率不是获取大光阑彗差的必要条件。通过低色散玻璃材料以及抛物面透镜的采用,设计出的光学系统光谱覆盖范围为443~910 nm,F数为4.5,全视场角为118.8°,畸变小于10%,各波段调制传递函数（MTF）大于0.75@20lp/mm。通过分别采用序列及非序列方法对该系统像面的相对照度进行了仿真分析,两种方法的结果一致,表明该系统像面照度的均匀性优于95%,各项指标满足要求。 展开更多

关键词 光学设计 照度 光瞳像差 广角 偏振 色差 反远距

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红外反远距光学系统的小型化设计 被引量：14

7

作者 刘畅 向阳 +1 位作者 刘波 郑惠元 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期426-429,共4页

设计了一大视场短筒长的红外反远距物镜。针对红外物镜的特点,对反远距物镜进行高斯光学分析,找出进一步小型化的途径;根据探测器参数,提出了光学系统的参数,焦距10mm,F/#为1.2,视场60°。实例方案中,光学结构采用4片硅片,2个二次曲... 设计了一大视场短筒长的红外反远距物镜。针对红外物镜的特点,对反远距物镜进行高斯光学分析,找出进一步小型化的途径;根据探测器参数,提出了光学系统的参数,焦距10mm,F/#为1.2,视场60°。实例方案中,光学结构采用4片硅片,2个二次曲面;光学系统长度小于57 mm,外径小于24 mm,利用内调焦及充足的调焦范围,使光学系统在-40℃～60℃的工作温度范围内全视场调制传递函数曲线在截止频率处大于0.45;设计系统体积小,视场大,成本低,便于机械安装,环境使用范围广。 展开更多

关键词 反远距物镜 小型化设计 中波红外 光学设计

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电子内窥镜光学系统设计 被引量：7

8

作者 谷俊达 向阳 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2015年第2期18-20,24,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 电子内窥镜 反远距物镜 长工作距 非球面

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广角大孔径CCD摄像镜头光学设计 被引量：3

9

作者 谷婷婷 向阳 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2009年第2期210-212,共3页

为适应某些特殊场合需要,隐秘型CCD摄像光学系统的广角视场、长工作距离、小空间尺寸、隐蔽性能好、成像质量优良等特殊要求,采用孔径光阑置于镜头前方的新型反远摄结构,并运用了3个非球面。对其设计思想、像差特点进行了分析,设计出焦... 为适应某些特殊场合需要,隐秘型CCD摄像光学系统的广角视场、长工作距离、小空间尺寸、隐蔽性能好、成像质量优良等特殊要求,采用孔径光阑置于镜头前方的新型反远摄结构,并运用了3个非球面。对其设计思想、像差特点进行了分析,设计出焦距1.6mm、视场80°、相对孔径1:3.5的隐秘型CCD摄像镜头,并给出了像差和传函计算曲线。 展开更多

关键词 CCD摄像镜头 非球面 反远摄结构

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长波红外反远距物镜光学被动消热差设计 被引量：3

10

作者 高明 刘刚 吕宏 《西安工业大学学报》 CAS 2015年第2期94-100,共7页

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... 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. 展开更多

关键词 长波红外 反远距物镜 消热差设计 像面离焦

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基于4k分辨率小型投影机的鱼眼镜头设计 被引量：8

11

作者 刘宵婵 陈琛 +5 位作者 单宏 刘红军 高松 宋涛 李维善 张禹 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1060-1066,共7页

基于一款4k分辨率小型投影机,设计了一种低成本、易加工的小口径高分辨率鱼眼投影镜头。通过合理选型、分配光焦度、设置光栏位置、调整镜片形状、材料优选及匹配等途径,在镜片数量较少的情况下对像差进行了充分的校正。该镜头仅由9片... 基于一款4k分辨率小型投影机,设计了一种低成本、易加工的小口径高分辨率鱼眼投影镜头。通过合理选型、分配光焦度、设置光栏位置、调整镜片形状、材料优选及匹配等途径,在镜片数量较少的情况下对像差进行了充分的校正。该镜头仅由9片透镜组成,视场角为175°,F#为2.2,后工作距达到39.8 mm,在奈奎斯特频率131 lp/mm处,1.0视场MTF值达到0.3,其余视场MTF值均达到0.43以上,满足了该机型的使用需求。对镜头的各项公差进行了蒙特卡罗分析,结果表明,公差均在常规可加工的范围内,适合于批量加工和装配。 展开更多

关键词 光学设计 反远比 投影机 鱼眼镜头

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用于中小型飞行模拟器的球带幕投影镜头的光学设计

12

作者 刘宵婵 陈琛 +4 位作者 宋涛 李维善 张歆 高松 杨博 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第1期30-36,共7页

针对现有沉浸式飞行模拟器进一步小型化和低成本化的需求,设计了一款应用于中小型飞行模拟器的球带幕投影镜头。论文确定了投影方案中各部件(球带幕、投影机、投影物镜)的关键参数,设计的球带幕投影镜头具有172°的视场角和6∶1的... 针对现有沉浸式飞行模拟器进一步小型化和低成本化的需求,设计了一款应用于中小型飞行模拟器的球带幕投影镜头。论文确定了投影方案中各部件(球带幕、投影机、投影物镜)的关键参数,设计的球带幕投影镜头具有172°的视场角和6∶1的反远比,将一台装有该镜头的投影机置于银幕上沿就可以将画面投满整个球带幕。文中给出了大视场、大反远比光学系统的构造方法,对大视场非相似成像系统中的畸变、场曲和相对照度进行了分析和讨论,并给出了改善照度均匀性的有效途径。该镜头以8片透镜的低成本结构满足了4 k分辨率的高质量投影需求,在奈奎斯特频率185 lp/mm处全部视场的MTF值均达到了0.4以上,且具有良好的工艺性。 展开更多

关键词 飞行模拟器 光学设计 反远比 大视场 投影镜头

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小口径双通道球幕投影镜头的设计 被引量：1

13

作者 刘宵婵 陈琛 +3 位作者 刘红军 宋涛 李维善 宋向涛 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期890-895,共6页

为提高球幕投影成像质量,提出了双通道球幕投影方案,并基于此方案,为3.05cm(1.2英寸)3DMD芯片技术投影机设计了双通道球幕投影镜头。根据投影方案确定了设计指标,对初始结构的选型做出了合理的分析,阐述了光学设计过程,给出了像差优化... 为提高球幕投影成像质量,提出了双通道球幕投影方案,并基于此方案,为3.05cm(1.2英寸)3DMD芯片技术投影机设计了双通道球幕投影镜头。根据投影方案确定了设计指标,对初始结构的选型做出了合理的分析,阐述了光学设计过程,给出了像差优化及设计结果的评价。为避免镜头口径过大引起的重心不稳,通过合理控制光线入射高度,将镜头首片透镜的口径进行了大幅度的压缩,最终口径仅为102mm。设计的成像质量高、像质均匀的球幕双拼投影镜头F#为2.5,反远比为6∶1,1.0视场在38lp/mm的Nyquist频率处MTF值为0.5,0.85以内视场的MTF值达到0.65以上,最大横向色差为4.7μm,小于0.5pixel。 展开更多

关键词 光学设计 反远比 球幕投影

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