摘要：对红外傅里叶变换光谱仪动镜支撑机构的核心部分—柔性铰链机构进行了研究。以柔性单补偿杆式机构为基体,设计出一种柔性双补偿杆式机构。利用有限元分析软件Patran和Nastran对其进行了模拟计算,并和目前国内最好的柔性单补偿杆式机构进行比较。然后,根据模拟计算得出的结构参数加工出简易实物,并对实物进行了实验测试及误差分析。结果表明,在模拟计算中,柔性双补偿杆式机构使动镜的垂直耦合位移缩小为柔性单补偿杆式机构的6.8%;误差分析认为柔节的长度公差是引起动镜垂直耦合位移的一个重要因素。因此,若要提高动镜支撑机构的精度,加工时必须严格控制与柔节相关的尺寸公差。

摘要：在对高压电晕放电进行监测时,为了扩大成像系统的检测范围,提升检测精度,设计了一款大视场大相对孔径高分辨率的日盲紫外成像系统。该系统采用反远距的结构形式,使用12片标准球面镜片,光学总长为90 mm,系统全视场角为56°,相对孔径为1/2。系统工作波长为240~280 nm,在全视场范围内,畸变小于2.2%,相对照度大于70%,系统的在110 lp/mm的空间频率处调制传递函数大于0.65,为之后的公差分配和热差校正留有足够空间。计算了由温度变化引起的热离焦,根据离焦量,利用被动式机械补偿法对系统的热差进行校正,补偿后的系统在−20~60℃的温度范围内调制传递函数均大于0.4,实现了无热化设计。最后,通过合理的公差分配及分析,加工装调后的系统仍有较高的成像质量,满足电晕检测的实际使用需求。

摘要：在傅里叶变换光谱仪研制中,基于迈克尔逊干涉仪的动镜机构研制是技术难点之一,而柔性铰链机构则是动镜机构的核心部分。利用简单的平行两杆机构为基体进行复杂化设计,得出一种新型柔性铰链机构并对其进行原理分析,利用有限元分析软件Patran和Nastran对其进行模拟计算,并和传统的平行两杆机构理论计算结果进行分析比较。结果表明,新型柔性铰链机构不仅使动镜的垂直耦合位移量缩小到原来的1.4%,而且将动镜的运动自由度有效地降至一维,为后续研究者提供参考。

摘要：设计了一种采用全球面透镜并具有变焦距功能的光刻系统。系统具有4个机械变焦的位置,两片负透镜作为变倍组,两片正透镜作为移动补偿组,补偿在变焦过程中由于系统共轭距离变化造成的像面移动。该系统光学总长为653.67mm,系统采用的22片透镜元件,全部采用球面设计,同时系统中没有使用特种光学玻璃。该系统工作在光刻常用波长405nm下,其500lp/mm调制函数值在4个变焦位置和所有视场内均大于0.40,绝对畸变小于六分之一特征尺寸。设计结果表明该系统成像效果良好,制作成本低,适用于工作在刻蚀微米量级分辨率、变焦距双远心光刻系统中。

摘要：从三级像差理论出发,推导了光阑设于次镜镜框的共轴四反射镜光学系统的单色像差系数的表达式,并给出了四反射镜光学系统的基本设计流程图。在此基础上,对光学系统进行视场离轴,设计出了视场角为20°×0.6°,焦距为1343mm的视场离轴四反射镜光学系统。该光学系统无中心遮拦,结构紧凑,成像质量接近衍射极限,适用于空间遥感。

摘要：研究了背投激光显示广角投影镜头的设计,并给出了1个162.6cm(64in)背投激光显示广角镜头的设计实例。投影镜头前的光学引擎采用数字光处理显示方式,并应用数字微镜晶片(DMD)进行数字光学处理。系统焦距为7.38mm;设计波长为F,d,C;F数为2.46;全视场达到100°;在空间调制器DMD的Nyquist频率处,90%以上视场的MTF>0.6。系统渐晕系数为负,提高了投影显示像面边缘的光照度;全视场畸变<1.4%;1个像元尺寸内集中了点目标能量的90%以上。系统中使用了1个直角棱镜对光路进行折叠,减小了镜头长度,使棱镜展开后系统全长为259mm。此外,该镜头只使用了1个二次项为0的非球面(高次项至8次),保证了镜头加工的可行性。设计结果显示,本文提出的设计方法有利于降低投影系统成本,实现产业化生产。

摘要：研究一种基于液晶光阀的动态光学目标模拟器用视景仿真镜头,给出了视景仿真镜头的设计实例。动态光学目标模拟器由内置液晶显示系统、视景仿真镜头、外置投影仪、计算机、电缆、调整机构组成。测试设备将命令发送到计算机,计算机根据接收的指令生成模拟地形图并控制液晶光阀将图像显示出来,液晶光阀位于视景仿真镜头的焦平面位置,视景仿真镜头对液晶光阀成像后形成平行光出射,可在有限距离上产生无限远效果模拟观测结果,光学敏感器接受模拟器的出射光线并成像完成模拟试验,视景仿真镜头采用二次成像的反远结构,同时为保证与液晶光阀出射光相互匹配,采用了远心光路的结构形式。视景仿真镜头的焦距f=-22.447 1mm,视场角是对角线视场为45°,有效视场为30°1.5′×30°1.5′;全视场畸边0.45,系统长度325mm;视景仿真镜头与敏感器镜头配合后在敏感器像面上的照度均匀性不小于95.4%。最后给出了视景仿真镜头的测试结果。

摘要：明确了几种三反和四反结构的性能优劣,进而获得一种性能优良的中高轨空间详查光学系统的设计方案。针对同一种光学设计技术指标,分析了空间详查相机的各项主要参数,利用Zemax光学设计软件设计了同轴三反射镜,一次中间像离轴三反射镜和无中间像离轴三反射镜3种三反光学系统以及同轴四反射镜,无中间像离轴四反射镜和一次中间像离轴四反射镜3种四反光学系统,均满足指标要求。对比了上述系统的优缺点,在综合考虑当前的光学加工、检测、装调的可行性以及高分辨力空间对地成像技术发展先进性的基础上,决定选用有一次中间像的离轴四反射镜光学系统作为最终方案,得到了有效焦距29 m,F数9.7,视场角1°×0.3°,外形尺寸3200 mm×6489 mm×8194 mm的空间详查相机光学系统。对该光学系统的性能进行了模拟和验证,结果表明该光学系统的分辨率、传递函数、像差、畸变等各项性能优异。

摘要：为了克服传统LED准直器在近场难以实现均匀照明的缺陷,设计了一种双自由曲面均匀照明准直透镜.透镜分为折反两部分,每部分都利用双自由曲面进行匀光和准直.根据马吕斯定律,推导了实现光束准直出射的等光程方程,并将切面迭代法加入等光程条件,同步计算准直透镜上下自由曲面的面形数据.仿真分析表明:对1mm×1mm的白光LED芯片,84.55%的能量集中在±2°内,近场照度均匀性达到94.59%,远场照度均匀性为89.01%;当LED芯片尺寸不超过2.0mm×2.0mm时,±4°内的能量利用率大于83.5%,近场照度均匀性在90%以上.该准直透镜能同时实现近场和远场的均匀照明,公差符合装配要求,光能利用率高.

摘要：为了满足全景三维立体头盔显示器(HMD)对大视场(FOV)、小畸变、高分辨率以及轻量化的要求,设计了全景三维立体HMD的目视光学系统。采用4×3阵列式排列的12组相同的FOV角为33°×24°的高质量成像的目镜光学系统拼接成单眼目视光学系统,实现系统的大FOV设计。利用二元衍射面和非球面校正目镜光学系统的初、高级单色像差以及色差;使用有机光发射二极管(OLED)微显示器作为图像源,设计结果表明:单眼目视光学系统水平FOV达到120°,垂直FOV为60°,角分辨率为43pixel/(°);传递函数在45lp/mm处轴上FOV高于0.68,周边FOV高于0.45,系统畸变小于0.2%;系统的双目FOV为160°×60°,双目FOV重叠为80°×60°,系统重量约为91.2g。系统设计满足头盔显示光学系统的成像要求,并且实现了系统的轻量化以及低成本。