光學系統設計課程實驗 實驗題目： 專業班級： 學生姓名： 學生學號： 指導教師： 實驗時間： 光學系統設計報告內容要求： 1、實驗題目：摘抄題目，題干 2、需求分析：問題分析與基本參數求解過程，鏡頭類型的選 擇等。 3、初始結構： 3.1結構參數，鏡頭編輯器，多重結構編輯器（如果存在） 等。 3.2初始結構的像差評價。 4、優化過程：例如，增加了哪些變量，七種初級像差如何變 化。 5、最終結果： 6.1結構參數：鏡頭編輯器，多重結構編輯器（如果存在） 等。 6.2像差評價（像差曲線圖，點斑圖，mtf圖等）。 6、實驗總結：是否滿足了設計要求，遇到的問題，解決辦法 或操作技巧等。 課程設計報告格式要求： 1、封面與此文檔給定的封面格式嚴格一致，不允許修改； 2、正文采用小四號宋體，1.5倍行距，各部分標題四號黑體； 3、插圖清晰即可，不宜過大。 4、篇幅10-1

目錄 v 目錄 摘要............................................................................................................................i abstract....................................................................................................................iii 第1章引言............................................................................................................1 1.1課題研究背景

針對一種新型的聲光波干涉測量技術,對聲光柵正弦結構光投射器的三維測量工作原理進行了系統的分析,討論了影響投射器光學系統結構的因素和影響接收屏上的光照度的因素,并進行了光學系統設計。在優化設計過程中,采用了限制光線最大入射角的方法,達到控制投射系統的球差和保證接收屏上照明均勻的要求。所設計的聲光柵正弦光投射器具有很好的成像質量。應用該系統對在500mm處的石膏像上投射干涉條紋,可以得到能量比較均勻、變形量很小的干涉條紋圖,利用該條紋圖和相關的算法可以對具有復雜幾何形狀的物體進行有效的三維測量。

編號 本科生畢業設計 空間光通信光學系統設計 thedesignofopticalsystemofspatialopticalcommunication 學生姓名 專業測控技術與儀器 學號 指導教師 學院光電工程學院 二〇一一年六月 畢業設計（論文）原創承諾書 1．本人承諾：所呈交的畢業設計（論文）《空間光通信光學系統 設計》，是認真學習理解學校的《長春理工大學本科畢業設計（論文） 工作條例》后，在教師的指導下，保質保量獨立地完成了任務書中規 定的內容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內容。 2．本人在畢業設計（論文）中引用他人的觀點和研究成果，均 在文中加以注釋或以參考文獻形式列出，對本文的研究工作做出重要 貢獻的個人和集體均已在文中注明。 3．在畢業設計（論文）中對侵犯任何方面知識產權的行為，由 本人承擔相應的法律責任。 4．本人完全了解學校關于保

收稿日期：2013－04－15 摘要：led以其體積小、控制靈活、光色純、耐震動、啟動時間快，在功耗、壽命以及以及環保方面均有不可比擬的優越性； 廣泛應用于照明產品之中，地位舉足輕重，更成為新一代摩托車光源技術的首選。如何設計led摩托車前照燈的關健部件光學 系統組件，成為了摩托車前照燈產品上利用led光源的一個主要研究課題。 關鍵詞：雙層透鏡led發光裝置；近光燈設計；遠光燈設計；摩托車前照燈配光設計 中圖分類號：u483.03文獻標識碼：a文章編號：1009－9492(2014)01－0045－05 opticalsystemdesignofledmotorcycleheadlamps wumin-qiang （guangzhoutigerfirelightingtechnologycorporation，guangzho

提出了一種基于非球面固定校正元件的橢球形窗口光學系統設計方法。結合廣義科丁頓公式及幾何光學原理,推導出非球面校正元件的像散表達式,在此基礎上,以消像散和正弦條件作為非球面校正元件像差評價參數,采用最小二乘法擬合出滿足消像散及彗差的非球面面形方程。并建立以澤尼克(zernike)多項式特殊優化函數取代傳統的光學系統評價函數,克服了采用傳統光學設計方法設計橢球形窗口光學系統時系統評價函數收斂緩慢的問題。成像光學系統設計時通過比對不同材料匹配實現了光學系統的無熱化。給出了完整的橢球形窗口光學系統的設計,設計結果表明,系統的調制傳遞函數在整個掃描視場范圍內接近衍射極限。

針對傳統單片柱透鏡和柱面反射鏡成像光束不理想以及視場通常小于1°,提出并設計了一種三反射式柱面結構。對柱面光線追跡及單片柱面鏡成像進行了深入分析,分別設計了三反射式圓柱面和二次曲線柱面系統,提出了一種基于拋物柱面鏡理想線聚焦的新型像差優化方法,使其在子午面方向各視場調制傳遞函數得到最佳優化,并達到成像光譜儀等在狹縫方向上高空間分辨率要求。其子午面總視場均達到了3°,在45lp/mm分辨率條件下,邊緣視場子午面方向的調制傳遞函數分別優于0.2和0.6。

課程設計 20011年06月25日 設計題目 學號 專業班級 指導教師 學生姓名 劉志健李保生 測量顯微鏡 張靜 20080302 光信息08-3班 光學系統設計實驗報告 姓名：張靜學號：20080302班級：光信息08—3班 光學顯微鏡設計 根據學號得到自己設計內容的數據要求： 1.目鏡放大率10(即焦距25） 2.目鏡最后一面到物面距離110 3.對準精度1.2微米 按照實驗步驟，先計算好外形尺寸。然后根據數據要求選取 目鏡與物鏡。 我先做物鏡。因為這個鏡片比較少。按物鏡放大率選好 物鏡后，將參數輸入。簡單優化，得到比較接近自己要求的 物鏡。 然后做目鏡，同樣的做法，這個按照焦距選目鏡，將參 數輸入。將曲率半徑設為可變量，調入默認的優化函數進行 優化。發現“優化不了”，所有參數均沒有變化。而且發現 把光源放在“焦點”位置，目鏡出射的不是平行光

在大截面傳像束前置光學物鏡設計中,采用“負-正”型式的像方遠心光路結構,很好地解決了鏡頭軸外像差校正和像面照度均勻性問題,同時使鏡頭結構緊湊、小型化。給出了前置物鏡設計實例:工作波長0.8~1.1μm,焦距5mm,相對孔徑為1:3.84,光學長度為47mm,視場角為60°。在光學耦接鏡設計中采用物方遠心光路結構,引入二元光學透鏡,通過理論計算和zemax光學軟件優化,給出工作波長0.8~1.1μm,焦距33.6mm,光學長度為63.5mm,采用一個衍射面的耦接鏡設計實例。該設計結果適用于單絲直徑16μm,截面直徑6mm的光纖傳像束。

離軸照明作為一種重要的分辨率增強技術被廣泛地應用于投影光刻系統。使用衍射光學元件(doe)作為光刻照明系統的光束整形器件,能夠在保持較高照明效率的基礎上精確控制離軸照明光束的形狀及光強分布。本文利用基于傅里葉變換的分步迭代方法,優化設計了該類衍射光學元件(doe)。doe采用了多臺階位相結構,設計所得8臺階doe設計結果分別實現了偶極、四極、環形及bulls-eye等照明方式,其照明效率都達到了80%以上,與目標光強分布的均方根偏差均<7%。

為了提高地球模擬器張角標定中整體測試精度,本文從紅外探頭設計要求、紅外光學系統光學設計等方面對地球模擬器張角標定的關鍵部件—小視場紅外探頭進行了深入分析,并設計出一種小視場紅外探頭用紅外光學系統,有效解決了因視場太小造成的信噪比過低,而引起整體測試精度降低的難題,提高了張角標定的精度。

為了在工業檢測中實現可見光探測向近紫外和近紅外波段的拓展,在消色差和消熱差的要求下,完成了300～1100nm寬波段光學系統設計,并進行了工業檢測樣機研制.為了獲得足夠的后工作距,系統采取反遠距的結構型式,并在后工作距內放置鍍膜棱鏡進行三路分光,分別實現近紫外、可見光和近紅外成像.通過合理選擇透鏡材料來達到消色差要求,采用移動透鏡來完成消熱差設計.系統視場為±3.5°,焦距為66.5mm,f/#為3.3,后工作距為63mm,總長132mm.結果表明:系統在50lp/mm處的mtf均大于0.3,在-10～+50℃溫度范圍內保持良好成像,成像質量滿足實用要求.所研制樣機在實驗中獲得滿意結果.系統通過寬波段探測增大了目標信息獲取量,在工業檢測和農業檢測領域具有巨大優勢.

燈具光學系統設計在照明節能減排中的作用 宋剛王建 通用電氣照明有限公司上海201203 摘要：

隨著大功率led光源和照明技術的發展,led已經廣泛地應用于照明領域,這也給燈具的配光設計帶來了新的挑戰。從led光源應用于鐵路信號燈的實際要求出發,對led鐵路信號燈的光學系統和燈具的配光進行了研究,設計出了一種透鏡型的光學結構,并通過光學軟件tracepro進行了模擬仿真,從而達到了鐵路信號燈要求的光強度和光束散角。

一種LED可變焦成像燈的光學系統

光學系統的計算機輔助裝調(caa)技術自20世紀80年代提出,從90年代開始在各個國家得到發展并逐漸運用到各個領域。在此簡要介紹了計算機輔助裝調技術及其裝調過程,并推導了caa的數學模型。通過廣泛調研國內外計算機輔助裝調的發展與應用,比較了各國成功應用caa技術完成的裝調。分析了目前國內caa技術的發展狀況,對傳統裝調方法和caa方法的適用情況做了比較,為我國計算機輔助裝調提供借鑒。

隨著高速鐵路的快速發展及運輸負載的增加,國家對鐵路基礎設施可靠性的要求越來越高。為實現鋼軌表面缺陷的實時、多角度探測,設計了基于雙目結構光的鋼軌表面缺陷檢測系統。該系統主要涉及三維數據采集設備的搭建及鋼軌表面缺陷檢測算法的實現。在搭建數據采集設備的過程中,由相鄰的2臺攝像機組成雙目系統,利用激光發射器向鋼軌表面投射線激光,并由相機采集鋼軌表面線激光的形狀變化圖像。在重建過程中,標定并獲得相鄰的內外參數,采用高斯擬合和極線約束等方法,實現了完整鋼軌表面的三維重建。通過設計模擬鋼軌運動,完成了鋼軌樣品的重建。對比重建數據及效果可知,該系統可以有效地提取鋼軌表面缺陷的深度及輪廓信息,且測量誤差為4%,符合鋼軌表面缺陷檢測的精度要求。

led光源不僅體積較小、便于攜帶,而且其顯色性好,能效較低、污染小、效率高、壽命長,為微投影技術的發展解決了光源難題。然而,led光源功率較低,限制著投影的范圍,并且其三基色所形成的圖像與原圖存在一定的差距。led光源的這些不足,需要在以后的發展中進行突破,以更好地滿足微投影技術的發展需求。

針對大屏幕投影顯示對成像物鏡提出的超短焦、大視場角、超薄化、大相對孔徑以及高清晰度等要求,設計了一種新型折反射式超薄投影成像系統。采用ti公司的0.65″數字微反射鏡片(dmd)作為空間光調制器,利用非球面反射鏡校正畸變并縮短投影距離,然后通過一個折疊反射鏡對光路進一步轉折來實現超薄化投影顯示。系統由5片透射鏡片和1片非球面反射鏡組成,焦距為2.8mm,f/#為3.5,最小視場角為55°,最大視場角為78.5°,在投影距離為120mm時畫面尺寸顯示為65.2″。設計結果表明:在像面的nyquist頻率處,95%以上視場的mtf>0.6,最大畸變量為0.8tv%,一個像元尺寸內能量集中度在90%以上。為了進一步驗證折反射式超薄投影鏡頭的性能,加工并組裝了原理樣機。實驗結果表明其圖像顯示效果良好,能夠滿足超薄化、低成本、小型批量化生產等設計要求。

對現有led礦燈光學系統的結構和聚光性能進行比較研究,提出了一種新型的礦燈光學系統,以滿足實際配光的需求。新系統由自由曲面折射器和自由曲面反射器組合構成,折射器中的鋸齒形曲面用于減小體積。研究結果表明,新系統聚光性能高,光照度均勻,光斑大小適中,結構緊湊,且可節約成本,滿足井下工作要求。

某機平顯CRT光學系統設計

介紹機載高亮度crt電子光學系統的設計,分析并驗算了主聚焦系統和發射系統的性能和參量,對槍體結構設計也作了介紹。