国家自然科学基金(11274223)
- 作品数：17 被引量：85H指数：7
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- 大孔径变焦投影镜头设计被引量：6
- 2018年
- 为了实现某一大孔径定焦投影镜头作为初始结构,经过优化设计后成为大孔径变焦投影镜头,根据设计目标的DMD对角线尺寸,利用AUTOCAD对选择的定焦距系统的初始结构尺寸进行测绘,初步选择各镜材料,规划成5组元变焦系统,利用各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制,并合理利用2个非球面,在光学设计软件Zemax与CODE V中往返优化,得到一款在可见光波段内,短焦距为14.61mm、视场角为60°、F数为1.5,长焦距为29.31mm、视场角为30°、F数为1.6的变焦投影镜头。设计结果表明:各视场的传递函数(MTF)值在截至频率60lp/mm处不低于0.46,各焦距处的弥散角不超出1.6′,镜头具有良好的像质。该镜头系统由11块透镜和1块平行平板组成,其中透镜2使用了非球面镜,该镜头片数较少,透镜折射率不高,材料容易选择。
- 侯国柱侯国柱
- 关键词：光学设计大孔径变焦投影镜头
- 鱼眼镜头图像畸变的校正方法（英文）被引量：10
- 2019年
- 提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正;并用其中一个鱼眼镜头(尼康16 mm/F2.8)拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明,当设置投影平面和物平面重合时,恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小(小于0.25%)。实验证明了该方法是可行的。
- 吕丽军刘盟侍业
- 关键词：鱼眼镜头畸变矫正光线追迹
- 鱼眼镜头光学系统的优化方法被引量：10
- 2015年
- 在鱼眼镜头成像系统中,光线以很大的入射角打在前组透镜表面时往往会造成严重的像差,为了压缩超大视场角,提出应用非球面前组负弯月型透镜来控制鱼眼镜头系统的像差。基于光学前组具有平面对称的成像特性,应用平面对称光学系统像差理论发展的评价函数,对非球面系数及其他的系统结构参数进行优化设计。应用评价函数及Zemax光线追迹成像模拟对优化系统进行评估。研究表明,应用非球面组负弯月型透镜能够显著地提高鱼眼镜头的成像质量。
- 牛智全吕丽军
- 关键词：光学设计鱼眼镜头非球面像差
- 基于ZEMAX的大视场投影镜头设计被引量：12
- 2016年
- 针对大视场投影镜头的设计问题,利用ZEMAX光学设计软件,通过各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制,并利用镜头架构的方式进行优化及大视场投影镜头的设计。其主要光学参量为:焦距为13.6mm,全视场角为60°,相对孔径为1/1.6。设计结果表明:镜头的最大畸变量绝对值小于3%,最大场曲小于0.06mm,全视场MTF值在空间频率50lp/mm时高于0.6,基本达到衍射极限。该镜头由10片球面镜组成,光学系统结构紧凑、易加工。
- 侯国柱吕丽军曹一青
- 关键词：光学设计ZEMAX大视场投影镜头
- 鱼眼镜头初始结构的设计被引量：17
- 2017年
- 基于主光线传输方程,研究了鱼眼镜头前光组负弯月形透镜物像空间的视场角压缩比与结构参数之间的关系,并根据视场角压缩比及镜头尺寸的设计限制,初步确定前光组的结构参数。针对前光组具有平面对称光学系统的成像特性,应用平面对称光学系统像差理论计算前光组波像差;然后利用鱼眼镜头前、后光组波像差的平衡条件,求解后光组各透镜的光焦度及光学间隔;并将其作为限制条件,应用Zemax软件设计了由三块透镜组成的简单后光组系统。以该简单系统作为初始结构进一步复杂化,得到满足更大视场和孔径要求的鱼眼镜头。研究表明,所述方法为设计鱼眼镜头初始结构提供了一种新的思路,且避免了以往设计者过于依赖经验和参考专利的问题。
- 吕丽军吴学伟
- 关键词：光学设计鱼眼镜头波像差
- 基于ZEMAX的超广角照相物镜设计被引量：7
- 2016年
- 针对超广角照相物镜的设计,利用ZEMAX光学设计软件,由各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制,通过选择适当后组,利用三级逆伽利略系统串接的方法优化设计了前组,前后组组合在一起后经过进一步优化设计,得到一款在可见光波段内、焦距为6.2mm、全视场角为100°、F数为2.1的照相物镜。该镜头由16片球面透镜组成,设计结果表明,全视场镜头的最大畸变量的绝对值小于3.5%,最大场曲小于0.05mm,全视场MTF值在空间频率50lp/mm时高于0.7,达到衍射极限。
- 侯国柱吕丽军
- 关键词：光学设计ZEMAX超广角照相物镜
- 基于变形镜的三反射离轴变焦物镜设计被引量：3
- 2013年
- 通过引入两个变形镜来实现三反射离轴变焦系统的焦距改变，应用矩阵光学分析光学系统一阶属性得到控制反射镜面光焦度的方程。结合三反离轴变焦系统结构特点并应用平面对称光学像差理论推出变焦过程中消球差、零阶像散、零阶彗差的条件；同时根据Scheimpflug条件消除物像面倾斜引入的拱形畸变；最后阐述了一种新的全反射离轴变焦物镜的设计, 结果表明最大均方根弥散斑半径变化范围为5.4791~11.117 μm时，满足变焦物镜技术要求，设计原理和方法为进一步应用变形镜设计变焦系统提供了有益的探索。
- 程洪涛
- 关键词：光学设计变形镜全反射离轴变焦
- 混入逃逸函数的遗传算法优化超大视场光学系统被引量：5
- 2013年
- 超大视场光学成像系统在各领域的应用越来越多,但却缺少能够对该类光学系统的像差进行参量化设计的方法。将遗传算法和逃逸函数相结合对超大视场光学系统进行了优化设计。首先,修正了基于平面对称像差理论的超大视场光学系统的评价函数;然后针对遗传算法在优化超多参量光学系统时,其优化解的鲁棒性较差的问题,采用在遗传算法中混入逃逸函数来改善算法的鲁棒性。最后应用改进的算法分别对鱼眼镜头和折反射全景成像系统进行了优化计算,结果表明,优化后光学系统的像质比参考设计有较大的改善。
- 常欢吕丽军刘鑫王泽明
- 关键词：并行遗传算法优化设计
- 采用自适应归一化实数编码遗传算法优化鱼眼镜头系统被引量：7
- 2015年
- 针对遗传算法(GA)优化超多参量光学系统时鲁棒性较差的问题,在混入逃逸函数实数编码GA(MERCGA)的基础上,进一步结合参量归一化和自适应变异概率的措施,提出了自适应归一化实数编码GA(ANRCGA)。用ANRCGA对鱼眼镜头光学系统案例进行优化设计,并应用评价函数和Zemax光线追迹方法对MERCGA和ANRCGA的优化结果作比较。结果表明,应用本文的ANRCGA比引自专利的参考设计及MERCGA优化得到光学系统的成像质量有明显提高,算法的鲁棒性和计算效率也到了改善。
- 方翔吕丽军牛智全
- 关键词：归一化实数编码
- 混入逃逸函数的实数编码遗传算法优化光学系统被引量：4
- 2014年
- 为了得到超多参量光学系统的最佳设计,将标准遗传算法的二进制编码改为实数编码以提高算法的鲁棒性和计算效率,并在评价函数中混入逃逸函数避免优化过程陷入局部极值.用改进后的遗传算法和CODE V对鱼眼镜头光学系统和折反射全景成像系统的设计案例进行光学参量优化,并应用Zemax对两种优化结果进行光线追迹成像模拟.计算结果表明,应用改进遗传算法比混入逃逸函数的遗传算法或CODE V软件优化所得到光学系统的成像质量有明显提高,在优化超多参量光学系统时具有较为理想的鲁棒性和计算效率.
- 王泽民吕丽军
- 关键词：光学设计像差遗传算法鲁棒性
