变焦系统

摘要： 随着激光雷达技术的发展和测距精度需求的提高,对发射和接收光学系统提出了新的要求,需具有光束可调节、测量光斑小、回波效率高等特性。设计一种工作于1550 nm光通信波段的收发一体光学系统,发射与接收模块共用部分光路,以减小接收视野盲区,同时有利于结构小型化。为解决不同测量距离、不同表面倾角造成的回波能量差异问题,将光学系统的扩束组件设计成放大倍率为2×~3.5×的连续可调结构;使用两组双胶合透镜进行色差校正,以降低光谱宽度对系统传播距离的影响。经设计优化,系统准直后的激光发散角小于0.3 mrad,出射光斑直径在6.26 mm~10.20 mm连续可调,对于50 m内的测量目标,照射光斑直径均小于20 mm,且在不同变焦位置发散角和光斑直径均满足设计要求。

摘要： 为某变焦系统进行热力学的仿真分析,利用UG软件建立变焦系统的三维实体模型,对模型进行合理简化后导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,模拟变焦系统在环境温度下的形变,得到了变焦系统的形变云图和温度-变形曲线,找出导致变焦系统在变焦过程中光轴失调量超差的原因,并进行优化设计,使该变焦系统满足设计要求。

摘要： 电活性聚合物驱动的可变焦微透镜所需电压通常在千伏,严重限制了其在便携式设备中的应用。本文设计了一种低电压驱动的可变焦微透镜,透镜采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)薄膜作为驱动结构,以柔性聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为透镜主体,实现了低驱动电压下的大范围变焦。为进一步优化微透镜可变焦范围,利用有限元仿真软件对驱动器结构参数、圆环垫片厚度、临界面曲率等部分进行了仿真研究,确定微透镜各组件的最佳结构尺寸。仿真结果表明:利用IPMC薄膜作为驱动结构,可变焦微透镜在驱动电压为0.5 V~3 V时,变焦范围为42.77 cm~1518.14 cm,驱动电压远低于电活性聚合物驱动的变焦微透镜所需电压,这种驱动电压小、焦距范围广的特点使其具有广阔的应用前景。

摘要： 辐照功率密度足够强是激光武器对目标造成有效杀伤的重要前提。在激光输出功率有限的情况下,为了满足这一要求,就需对辐照光斑尺寸进行评估优化。本文以卡塞格伦共轴变焦发射系统为模型,基于高斯光束的传输理论,计算了目标位置处光斑尺寸与发射系统各参数间的一般规律,并利用MATLAB软件对典型发射系统进行仿真分析。结果表明,将激光束聚焦于目标位置时,光斑尺寸并不是最小的,而是将光束聚焦于目标位置前,发散到目标上的光斑尺寸最小。在此基础上,推导了发射系统离焦量满足的关系式,结果显示,离焦量与目标位置成反比,与主发射镜焦距的平方成正比,与发射激光束的参数无关。本文研究内容对发射系统快速调整,实现最小光斑辐照并毁伤目标具有重要的实际指导意义。

摘要： 辐照功率密度足够强是激光武器对目标造成有效杀伤的重要前提.在激光输出功率有限的情况下,为了满足这一要求,就需对辐照光斑尺寸进行评估优化.本文以卡塞格伦共轴变焦发射系统为模型,基于高斯光束的传输理论,计算了 目标位置处光斑尺寸与发射系统各参数间的一般规律,并利用MATLAB软件对典型发射系统进行仿真分析.结果表明,将激光束聚焦于目标位置时,光斑尺寸并不是最小的,而是将光束聚焦于目标位置前,发散到目标上的光斑尺寸最小.在此基础上,推导了发射系统离焦量满足的关系式,结果显示,离焦量与目标位置成反比,与主发射镜焦距的平方成正比,与发射激光束的参数无关.本文研究内容对发射系统快速调整,实现最小光斑辐照并毁伤目标具有重要的实际指导意义.

摘要： 随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象,一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计,而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计.文中根据光学变焦原理和光学被动式无热化原理,提出一种变焦光学被动式无热化设计方法,并采用该方法设计了一种大相对孔径双视场无热化长波红外光学系统.该系统焦距为25/50 mm(变倍比为2:1),工作波段为8～12μm,F数为0.9,可匹配640×512,像元为17μm×17μm的非制冷红外焦平面阵列探测器.光学设计中采用3种红外光学材料(硫系玻璃HWS6、硒化锌和锗)组合,并引入3个偶次非球面,实现变焦无热化设计.设计结果表明:该系统在宽温度范围内具有良好的成像效果和温度自适应性,在空间频率30 lp/mm处,-50°C～80°C温度范围内各视场MTF均大于0.3.该红外光学系统结构简单、工艺良好,在红外车载领域有着广泛应用前景.

摘要： 针对掩膜板式成像光谱仪前置变焦物镜展开研究,深入研究其像方远心物镜系统的消色差设计.采用最小偏向角法求解消色差方程,并以编程的方式简化了筛选玻璃组合的过程,分别对变焦系统的前固定组、变倍组、补偿组和后固定组进行筛选玻璃组合,大大的提高了初始结构选取的效率.设计完成的消色差变焦物镜焦距为49.3～148 mm,工作波长为400～1000 nm,F数为4.3,在加入分光棱镜的情况下,二级光谱均小于0.045 mm,其中长焦下共像点的二级光谱可以达到0.006 mm,并且实现像方远心,在66 lp/mm处的调制传递函数值均大于0.5,接近衍射极限,像质良好,畸变小于1％.满足了成像光谱仪前置物镜的宽光谱消色差、像方远心、变焦等要求.

摘要： 建立了不同类型衍射元件对衍射效率的影响模型,比较了单层衍射元件、谐衍射元件和双层衍射元件之间衍射效率的差异,重点分析在红外双波段光学系统中应用双层衍射元件的突出优势,计算不同材料组合情况下双层元件的平均衍射效率,以此为基础设计一款适合于高空机载平台的折衍混合红外双波段双视场光学系统.大视场对应的地物分辨率为1.5 m@16 km,长焦、短焦分别为960 mm和480 mm,通过切换反射镜改变光路来实现变焦功能,保证变焦过程中系统的光轴稳定性.仿真结果表明在-40～60°C的大温差环境下,系统的MTF曲线平滑且接近衍射极限,RMS半径位于艾里斑半径以内,二元衍射面的最小特征尺寸为6.9 μm,设计结果满足工程使用要求.

摘要： 为了实现变焦系统中可调光焦度器件初值分析,对可调光焦度器件的变焦系统进行了像差分析.根据变焦系统的光束孔径角和成像物高等特征参数确定系统初级像差,并以像差独立性的原理分析共轴可调光焦度器件变焦系统.采用薄透镜像差理论分析形状参数与变焦系统放大率的关系,应用球差和彗差最小值对可调光焦度变焦系统初值进行确定.结果表明,采用变焦系统放大率与形状参数的计算方法可满足变焦系统中可调光焦度器件初值的确定要求,并具有简单、快速、可靠等特点,为进一步计算机校正变焦系统像差提供了参考.

摘要： 高斯解法是求解光学变焦系统初始结构的常用方法，这种算法具有繁琐性和反复性的计算过程，为设计者带来不便。文中对此算法进行了研究，并结合C++语言对三种变焦补偿结构进行了MFC编程，省去了设计者反复计算的麻烦，为后续的ZEMAX优化提供初始结构数据。

摘要： 本文讨论了用数值优化算法求任意组元移动的机械补偿变焦系统高斯光学参数的方法,给出了相应公式,并指出了给定优化起算初始高斯光学参数的方法.采用这些方法能提高变焦系统高斯光学参数设计的合理性和智能化程度.

摘要： 根据哈特曼波前传感器测量人眼波像差的需要,设计了一个折/衍混合多色变焦系统.系统由两片折射透镜和一个二元衍射面构成,焦距调整范围为-200mm~200mm.系统性能达到衍射受限,在0.488μm~0.655μm波长范围内,焦点的色位移小于3μm.整个系统结构简单、紧凑,同哈特曼波前传感器相匹配,可用于普通人群眼波色差的测量.

摘要： 一种在电子照相机（1）中安装的变焦镜头系统（ZL）包括具有负折射光焦度的第一透镜组（G1），并且也包括具有正折射光焦度的第二透镜组（G2），第一透镜组和第二透镜组从物体侧以该顺序被布置。第二透镜组（G2）具有至少两个胶合透镜，所述至少两个胶合透镜的每一个包括在物体侧的正透镜和在图像侧的负透镜。因为当从广角端状态向远摄端状态改变放大率时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，所以变焦镜头系统具有良好的光学性能。也提供了配备该变焦镜头系统的光学设备和使用变焦镜头系统的放大率改变方法。

摘要： 一种在电子照相机(1)中安装的变焦镜头系统(ZL)包括具有负折射光焦度的第一透镜组(G1)，并且也包括具有正折射光焦度的第二透镜组(G2)，第一透镜组和第二透镜组从物体侧以该顺序被布置。第二透镜组(G2)具有至少两个胶合透镜，所述至少两个胶合透镜的每一个包括在物体侧的正透镜和在图像侧的负透镜。因为当从广角端状态向远摄端状态改变放大率时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，所以变焦镜头系统具有良好的光学性能。也提供了配备该变焦镜头系统的光学设备和使用变焦镜头系统的放大率改变方法。

摘要： 一种在电子照相机(1)上安装的变焦镜头系统(ZL)以从物体侧起的顺序具有：第一透镜组(G1)，其具有负折射光焦度；以及，第二透镜组(G2)，其具有正折射光焦度。第二透镜组(G2)被构造为具有两个胶合透镜。通过配置系统使得当透镜位置从广角端状态向远摄端状态改变时在第一透镜组(G)和第二透镜组(G2)之间的间隔改变，提供了具有良好光学性能的变焦镜头系统、具有变焦镜头系统的光学装置和使用变焦镜头系统的可变放大率方法。

摘要： 一种变焦光学系统（ZL），该变焦光学系统（ZL）安装在诸如单镜头反射相机（1）的光学设备中，从物体侧按顺序包括具有正屈光力的第一透镜组（G1）；具有负屈光力的第二透镜组（G2）；具有正屈光力的第三透镜组（G3）；具有负屈光力的第四透镜组（G4）；具有正屈光力的第五透镜组（G5）；以及具有负屈光力的第六透镜组（G6）。变焦光学系统（ZL）被构造成使得第一至第六透镜组（G1-G6）中的任何一个透镜组的至少一些透镜移动以包含在垂直于光轴的方向上的分量。因此，提供：一种变焦光学系统，其中良好地抑制在变焦时的像差变化；一种包括该变焦光学系统的光学设备；以及一种用于制造该变焦光学系统的方法。

摘要： 提供具有高光学性能的紧凑的变焦透镜系统、使用该变焦透镜系统的光学设备、以及用于使该变焦透镜系统变焦的方法。该系统沿着光轴按照从物体起的顺序包括：具有负折射能力的第一透镜组(G1)；具有正折射能力的第二透镜组(G2)；以及具有正折射能力的第三透镜组(G3)。在从广角端状态(W)变焦到远摄端状态(T)时，相邻透镜组之间的每个距离改变。满足给定的条件表达式。

摘要： 一种具有高变焦比和优良光学性能的变焦透镜系统、成像设备和该变焦透镜系统的变焦方法。该变焦透镜系统按照从物体侧起的次序包括具有负折射光焦度的第一透镜组(G1)、具有正折射光焦度的第二透镜组(G2)、具有负折射光焦度的第三透镜组(G3)和具有正折射光焦度的第四透镜组(G4)。该变焦透镜系统还具有孔径光阑(S)，孔径光阑(S)被置于第二透镜组(G2)和第四透镜组(G4)之间。当从广角端状态(W)变焦到摄远端状态(T)时，每一个透镜组均被移动，使得第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间的间距增大，第三透镜组(G3)和第四透镜组(G4)之间的间距减小，并且与第三透镜组(G3)一起移动孔径光阑(S)。该变焦透镜系统满足给定条件式。

摘要： 一种在电子照相机（1）中安装的变焦镜头系统（ZL）包括具有负折射光焦度的第一透镜组（G1），并且也包括具有正折射光焦度的第二透镜组（G2），第一透镜组和第二透镜组从物体侧以该顺序被布置。第二透镜组（G2）具有至少两个胶合透镜，所述至少两个胶合透镜的每一个包括在物体侧的正透镜和在图像侧的负透镜。因为当从广角端状态向远摄端状态改变放大率时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，所以变焦镜头系统具有良好的光学性能。也提供了配备该变焦镜头系统的光学设备和使用变焦镜头系统的放大率改变方法。

摘要： 一种在电子照相机(1)上安装的变焦镜头系统(ZL)以从物体侧起的顺序具有：第一透镜组(G1)，其具有负折射光焦度；以及，第二透镜组(G2)，其具有正折射光焦度。第二透镜组(G2)被构造为具有两个胶合透镜。通过配置系统使得当透镜位置从广角端状态向远摄端状态改变时在第一透镜组(G)和第二透镜组(G2)之间的间隔改变，提供了具有良好光学性能的变焦镜头系统、具有变焦镜头系统的光学装置和使用变焦镜头系统的可变放大率方法。

摘要： 一种在电子照相机(1)中安装的变焦镜头系统(ZL)包括具有负折射光焦度的第一透镜组(G1)，并且也包括具有正折射光焦度的第二透镜组(G2)，第一透镜组和第二透镜组从物体侧以该顺序被布置。第二透镜组(G2)具有至少两个胶合透镜，所述至少两个胶合透镜的每一个包括在物体侧的正透镜和在图像侧的负透镜。因为当从广角端状态向远摄端状态改变放大率时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，所以变焦镜头系统具有良好的光学性能。也提供了配备该变焦镜头系统的光学设备和使用变焦镜头系统的放大率改变方法。

摘要： 一种变焦光学系统（ZL），该变焦光学系统（ZL）安装在诸如单镜头反射相机（1）的光学设备中，从物体侧按顺序包括具有正屈光力的第一透镜组（G1）；具有负屈光力的第二透镜组（G2）；具有正屈光力的第三透镜组（G3）；具有负屈光力的第四透镜组（G4）；具有正屈光力的第五透镜组（G5）；以及具有负屈光力的第六透镜组（G6）。变焦光学系统（ZL）被构造成使得第一至第六透镜组（G1-G6）中的任何一个透镜组的至少一些透镜移动以包含在垂直于光轴的方向上的分量。因此，提供：一种变焦光学系统，其中良好地抑制在变焦时的像差变化；一种包括该变焦光学系统的光学设备；以及一种用于制造该变焦光学系统的方法。