摘要：标准球波面透镜组是光干涉计量测试凸、凹球面面形质量的重要测量器具 ,它能产生 P V值优于λ/2 0 (λ=0 6 32 8μm)的标准球面波 ,透镜组中末球面为标准球面。其使用特点要求透镜组的焦点 F′与末面球心C重合 ;如果存在重合误差 ,则用于球面面形检验时会引入测量系统误差。推导分析了F′C的允许重合误差与透镜组F数等参量的关系 ,运用ZEMAX光学设计软件模拟给出系列小F数标准球波面透镜组允许的F′C重合误差 ,并设计实验测试方案 ,得到反映标准球波面透镜组F′C重合误差的干涉图 ,它们的波像差均小于 5λ。由理论分析与实验测试结果可知 ,F数很小 (如F/1 5 ,F/0 75 )的标准球面透镜组 ,F′C重合误差小于 0 0 3mm ,甚至达到微米量级。

摘要：该文利用ZEMAX设计软件设计了远摄比小、前正组顶焦距长的全站仪物镜 ,讨论了结构选取、各组元光焦度分配、负组调焦距离与视距的数值关系等问题。设计的物镜焦距 f′为 2 5 0mm ,总长为 14 2mm ,前正组顶焦距大于 95mm ,最小视距为 2m。设计中应用ZEMAXProgramLanguage建立操作符对前组顶焦距进行控制。结果表明 ,设计的物镜远摄比小 。

摘要：针对癌细胞突变基因诱导荧光信号弱、光谱覆盖范围宽、现有显微镜不能检测等局限,本文设计了光谱波段为450~800nm、数值孔径为0.95的荧光显微物镜。物镜采用++-结构,因宽光谱、大数值孔径像差校正难度大、透镜片数多、装调困难,前组设置成敏感组分,承载物镜装调的调校功能,承担90%以上光焦度;中间组为弱光焦度组分,用于校正大数值孔径下的二级光谱,显著降低了二级光谱校正元件的加工难度;后组为负光焦度组分,用于平像场和增大物镜的工作距离。物镜的设计参数为:总长58mm、工作距0.21mm、视场0.625mm、倍率40×、数值孔径0.95,结果表明:其像质接近衍射极限,畸变小于0.2%,满足多种癌细胞突变基因的弱信号生物监测设计要求。

摘要：针对长焦镜头小型化、轻量化的设计需求,基于离轴三反结构探索紧凑型长焦光学系统设计方案。利用圆锥曲面焦点共轭的光学特性,通过相邻反射面焦点重合的方式构造可对轴上点完善成像的初始结构,并在此基础上,通过追迹特征光线建立针对离轴三反结构的光线无遮拦判定条件,从小视场出发制定视场扩展与自由曲面面形的优化设计策略。以长焦手机镜头为例,设计了一款F数为5、等效焦距达196 mm、视场范围±3.8°的离轴三反式紧凑型长焦镜头。其尺寸为26 mm×24 mm×10 mm,仅由3个反射面构成,MTF优于0.2@114 lp/mm,畸变低于0.5%,相对照度高于95%,像面无暗角。该系统无遮拦,无色差,且相较于常规潜望式长焦镜头,在小型化、轻量化方面具备明显优势,为紧凑型长焦镜头设计提供了新的解决思路。

摘要：光学自由曲面元件如离轴非球面等在现代光学系统中起到了越来越重要的作用。计算全息元件(CGH)可产生任意形状的波前,能够很好地应用在光学自由曲面的零位补偿干涉测量中。针对一离轴椭球面为测量样品,以光学计量领域比较成熟的Offner补偿器法,测量离轴非球面母镜的面形偏差,进而获得离轴椭球面的面形偏差;再将离轴椭球面通过旋转平移,作为自由曲面元件,在平面基板上设计CGH对其进行零位补偿测量,研究零位补偿CGH的误差传递数据。通过主要原理误差分析与计算,在光学熔石英平面基底上制作零位补偿CGH,测量不确定度达到λ/10[峰谷(PV)值,λ=0.6328μm],满足光学自由曲面元件的高精度检测要求。

摘要：自由曲面设计自由度多、面型表征能力强等优势使成像光学系统突破了传统面型表征和系统结构的限制,在进一步提高成像质量的同时可以实现大视场、大孔径、小型化、轻量化等设计目标。良好的初始结构可以充分发挥自由曲面对像差的校正能力,提高系统设计效率。与共轴光学系统相比,自由曲面成像光学系统设计存在可参考样例少、像差理论尚不完善等问题,其初始结构的构造与求解仍然是先进光学设计领域的前沿热点问题之一。结合课题组多年的研究心得,探讨了现有的自由曲面成像光学系统初始结构设计方法,依据自由曲面构造原理将其分为同轴系统离轴化法、直接设计法、视场孔径扩展法和分段拼接融合设计方法,并分别介绍其设计原理和思路。最后对自由曲面成像光学系统初始结构设计中亟待解决的问题进行了分析总结。

摘要：标准球面透镜是斐索型干涉仪的核心器件,综述标准球面透镜的几何特性和误差。分析标准球面透镜在干涉照明光路和成像光路中的作用,重点介绍并实验验证了球面干涉成像的R-sinθ几何特性关系模型,给出了采用Q非球面实现非球面分裂的新型设计方法,以及2片式非球面标准球面透镜结构的实例,概述了针对小F数标准球面透镜球面干涉腔中的待测球面调整误差和移相空间非均匀性误差的研究成果,介绍了校正球面干涉腔中误差的波面差分算法,指出在近标准球面透镜焦点位置测量球面时的回程误差影响,从物像共轭关系角度解释了近焦点位置回程误差较大的原因,比对分析了标准球面透镜的透射波前与斜率对回程误差的影响。提出了在设计标准球面透镜时需注意的几何特性关系,以及使用标准球面透镜时易产生的误差和相应的抑制方法。

摘要：将结构奇异值μ综合鲁棒控制技术应用于主动抗振控制系统中,并用于解决光学移相干涉仪抗振系统的不确定性问题.采用小波分析方法将随机振动信号进行时频分析后得到低频全局信息,随后运用μ综合D-K迭代法设计鲁棒μ控制器对低频振动进行抑制.该方法克服了由模型自身和外部干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制抗振模型的不确定性和外部振动的干扰,同时也具有很高的控制准确度和灵敏度.仿真结果表明,该方法使光学移相干涉仪在外部振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制准确度,同时也能较好地抑制低频振动.

摘要：采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。

摘要：角膜和晶状体是人眼光学系统中两个关键的屈光元件,为了理解眼内各介质和整个眼球的屈光状态以及视网膜上的成像,有利于眼科临床方面的应用,需要分别对二者进行光学特性模型的分析与研究。根据角膜和晶状体的光学特性,应用光学设计软件Zemax和有关的数学工具,从光学成像角度,分别对角膜和晶状体模型进行研究:基于结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立方法,统计分析了我国人眼实测角膜参数的数据;通过对晶状体折射率分布特点的分析,分别在轴向和径向上进行了综合分析。最后给出了符合我国人眼特点的角膜面型的统计数值,完善了我国人眼角膜光学模型的建立;获得了形式简单且能够表示晶状体折射率分布一般特征的梯度渐变模型表达式。基于收集的我国人眼实测数据的角膜面型模型和晶状体梯度渐变形式的折射率模型,为解决人眼光学系统研究中的关键问题提供了新的方案和思路。