tcos投影物镜的设计

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广角微型投影镜头设计

广角微型投影镜头设计

广角微型投影镜头设计投影显示适应环境范围广,是一种对环境要求较低的投影显示技术,广泛应用于家庭会议、监控系统、教室教学等显示环境。

与平板和液晶显示相比,投影显示可以实现超大屏幕应用。

现今微电子产品的发展迅速,简便轻型的投影系统已经成为主流,面对这一需求,微型投影技术正在快速崛起,这种技术的核心部件就是广角微型投影镜头。

广角微型投影镜头具有焦距小、尺寸短、视场大等特点,与传统投影镜头相比,广角投影镜头可以在狭小的空间内投射出较大的的影像画面,从而适应不同的投影场所,如空旷的商业场所或狭小的家庭娱乐场所,也更方便携带。

本文设计了一种结构简单、外形尺寸小、清晰度高的广角微型投影镜头。

1.2初始结构选取微型投影镜头结构焦距短,光学总长较短,而且设计镜头的显示芯片尺寸为0.61 inch,尺寸较大,要有较大的视场,同时,在投影镜头与微显示器之间要放置偏振分束镜(PBS),因此要留出足够的空间。

這就要求系统具有较长的工作距离。

由于反远距镜头后工作距离大于系统焦距,具有焦距短、后截距长的特点,恰好能满足投影镜头的要求,故采用反远距型结构。

利用光学设计手册、期刊文献、美国CODE V光学设计软件等方式查找与参考指标接近的初始结构。

图1、图2分别为镜头初始结构图和调制传递函数(MTF)曲线图,系统焦距为9.25 mm,视场角为72°,F数为2.75,显示芯片尺寸为0.37 inch,与设计目标仍有较大的差距。

1.3优化设计设计投影系统时选择RGB三基色设计镜头,它们的波长分别为464,525,617 nm。

根据设计要求对光学系统的焦距进行缩放,使焦距为9.26 mm,将初始结构中的玻璃替换为成都光明环保玻璃,对初始结构进行优化设计。

投影镜头为远心结构,必须严格控制镜头的远心度,故用操作数RAID控制系统的远心度,使其为0°,使用FCGS、FCST控制像面弯曲进行优化。

添加操作数提高MTFT、MTFS值并给予适当的权重,用DIMX、AXCL、LACL操作数控制畸变场区和色差。

便携式投影仪投影物镜设计

便携式投影仪投影物镜设计
其计算公式为arctanyf14213由光学定义可知df越大通过光学系统的光线越多投射到屏幕上的亮度就越高但像差也会越大因此需要兼顾二者合理设置f数应等于212投影物镜设计21参数指标根据便携式投影仪的使用要求给出的光学系统设计参数指标如表1所示812
第40卷 第2期 2019 年 3 月
文 章 编 号 :1002-2082(2019)02-0316-07
王 康 ,等 :便 携 式 投 影 仪 投 影 物 镜 设 计
·ห้องสมุดไป่ตู้317 ·
投影仪应运而生,其 具 有 智 能 化 程 度 高,续 航 能 力 长,功 耗 低,体 积 小,携 带 方 便 等 优 点。 传 统 的 投 影显示系统多是针对采用弧光灯光源的大中型投 影仪,占用空间较大,结 构 不 够 紧 凑,投 射 比 较 小, 因此并不适合便携式投影仪。便携式投影仪属于 微型投影仪,为满足 使 用 需 求,其 投 影 系 统 需 能 同 时满足结构紧凑,体 积 小,具 有 较 大 的 视 场 及 较 短 的有效焦 距 的 特 点。 本 文 根 据 以 上 需 求,结 合 相 关的设计 理 论,设 计 了 一 款 配 合 便 携 式 投 影 仪 使 用的投影光学系统。
应 用 光 学 Journal of Applied Optics
Vol.40 No.2 Mar.2019
便携式投影仪投影物镜设计
王 康1,段 洁1,2,周 见 红1,王 晨1,付 跃 刚1,2
(1.长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022; 2.长春理工大学 博士后流动站,吉林 长春 130022)
Abstract:In view of the shortcomings of current projectors such as large light source power consumption,poor light projection stability and large system structure,using Zemax software, a large field of view (FOV),short focal length and compact projection system for portable projectors was designed.After optimization,the design structure was finally obtained with good imaging quality.At the spatial frequency of 80lp/mm,the central FOV modulation transfer function(MTF)is≥ 0.7,the 0.8FOV MTF is≥ 0.6,the edge FOV MTF is≥ 0.48,and the distortion is less than 3% ,which can satisfy the design indicators given.Moreover,the energy concentration is greater than 85% in the specified and required pixel size range,the overall illumination curve is higher than 90% within 0.8FOV,the energy concentration is high,and the illumination uniformity is good,which can be well matched with the portable projector for use. Key words:short-focus;Zemax ;wide field ;projection optics

光学设计第16章显微镜物镜设计

光学设计第16章显微镜物镜设计

光学设计第16章显微镜物镜设计在显微镜中,物镜是显微镜的一个重要组成部分,它决定了显微镜的分辨率和放大倍数。

物镜设计的优劣直接影响显微镜的成像效果。

本章将重点介绍显微镜物镜的设计原理和常见的设计方法。

1.物镜设计原理物镜是显微镜中用于放大样品的光学元件,主要由凸透镜和凹面镜组成。

通过透镜的折射和反射,物镜能够将样品的细节放大并投射到目镜上。

物镜的设计目标是实现高分辨率和高放大倍数。

分辨率决定了物镜能够显示的最小细节,而放大倍数则决定了物镜能够放大的程度。

为了实现高分辨率,物镜需要具有较小的焦距和较高的数值孔径。

而为了实现高放大倍数,物镜需要具有较长的焦距和适当的放大倍数。

2.物镜设计方法物镜设计的一般步骤如下:1)确定显微镜的要求:首先需要确定显微镜的分辨率和放大倍数要求,以及工作距离等参数。

2)选择初设参数:根据显微镜的要求和已知条件,选择合适的初设参数,例如放大倍数和镜片曲率半径。

3)初设设计:根据选择的初设参数,在设计软件中建立物镜的初设模型,并对其进行光学评估。

根据评估结果,对初设模型进行调整和优化。

4)优化设计:通过光机设计软件对初设模型进行优化,使得物镜的性能达到要求。

优化的方式可以是参数优化、智能优化或复合优化等。

5)光机制造:根据优化的设计结果,进行物镜的光机制造。

这包括选择合适的材料和成型方式,以及进行镀膜和组装等工艺过程。

6)测试验证:利用测量仪器对物镜的性能进行测试和验证。

这包括分辨率测试、光学畸变测试和像差测试等。

7)调整优化:根据测试结果,对物镜进行调整和优化,以达到设计要求。

3.物镜设计的注意事项在进行物镜设计时,需要注意以下几个方面:1)数值孔径的选择:数值孔径是物镜中一个重要的参数,它决定了物镜的分辨率和光通量。

因此,在物镜设计中需要根据实际需求选择合适的数值孔径。

2)焦距的选择:焦距决定了物镜的放大倍数和工作距离。

较长的焦距可以实现较高的放大倍数,但也会增加工作距离。

投影光刻物镜的光学设计与像质补偿的开题报告

投影光刻物镜的光学设计与像质补偿的开题报告

投影光刻物镜的光学设计与像质补偿的开题报告一、选题背景投影光刻是半导体工业中的一项重要技术,其主要应用于芯片制造中。

而投影光刻中使用的物镜是将芯片图案投射到硅片上的核心部件,物镜的光学设计和像质补偿是影响投影光刻质量的重要因素。

因此,对投影光刻物镜的光学设计与像质补偿进行研究,对于提高投影光刻质量具有重要意义。

二、研究目的本课题旨在通过对投影光刻物镜的光学设计与像质补偿的研究,探讨影响投影光刻质量的关键因素,提高投影光刻质量。

三、研究内容本课题主要的内容包括:1. 投影光刻物镜的基本原理与结构设计;2. 投影光刻物镜的光学设计方法,包括从光学性质和成像要求出发的光学设计和采用反向工程方法的光学设计;3. 像质补偿方法的研究,包括基于有限元法的线性像质补偿和非线性像质补偿算法。

四、研究意义在半导体工业中,投影光刻是一个非常重要的制造过程。

而物镜是影响投影光刻质量的关键因素,在光学设计和像质补偿方面的优化研究可以提高投影光刻的分辨率和生产效率。

因此,本课题的研究结论将有助于提高投影光刻的质量和效率,促进半导体工业的发展。

五、研究方法本课题采用的研究方法主要包括:1. 理论分析法:通过对投影光刻物镜的基本原理、光学性质和成像要求等的分析,探讨物镜光学设计的原理和方法。

2. 数值模拟法:利用光学仿真软件对投影光刻物镜的成像特性进行模拟,验证物镜设计的可行性和优化效果。

3. 实验验证法:通过搭建实验平台,对物镜的成像质量进行测试和分析,验证模拟结果的准确性。

六、预期成果本课题的预期成果主要包括:1. 投影光刻物镜的光学设计方法:通过探讨不同的光学设计方法,提出一种最优的物镜设计方案。

2. 像质补偿算法:开发一种有效的像质补偿算法,能够提高投影光刻的分辨率和精度。

3. 实验结果:验证物镜设计的可行性和优化效果,并对实验结果进行分析和总结。

四、研究计划一年的研究时间周期内,我们计划按以下时间表开展研究工作:第一阶段(1-4月):对投影光刻物镜的原理、光学设计方法和像质补偿算法进行归纳总结和文献回顾。

短焦距投影光学模组的设计

短焦距投影光学模组的设计

短焦距投影光学模组的设计超短焦距微型投影物镜的系统特点是要求在很近的距离内投射出大的画面,本文设计的一款结构简单的光学模组就能满足这种要求。

此模组采用TI的DLP470TP 芯片作为显示成像界面,投射比为0.446:1。

整个投影物镜结构由2个非球面镜片、3个球面镜片和2个胶合镜片及一个TIR棱镜组成。

投影物镜总长度116mm,焦长4.50mm,相对数值孔径1:2.2,全视场角约120o。

成像质量上全场的MTF≥0.35,相对畸变<3%。

光学模块里的显示芯片均匀照明系统部分由三组R、G、B的LED发光芯片及7个球面镜片、1个复眼透镜、一个全反射透镜和两个二向色镜片组成。

均匀照明光学系统和物镜系统共用TIR棱镜、平面镜片和显示芯片。

标签:光学设计;超广角物镜;非球面透镜;复眼透镜;TIR棱镜引言一般大视场大孔径的超短焦距光学系统结构复杂,像面的清晰度和畸变很难控制在小的范围内。

本系统借助于两个非球面镜片有效的控制了整体系统的像差及长度,使用结构短巧,性能卓越。

这个光学系统由多个部分组成:其中光学镜片组成及排列属于光学部分,照明光源的选型与驱动属于电学部分,而支撑镜片组合并保证系统整体性的外壳属于机械部分。

本文设计的整套光学模组不仅結构简单,而且成像性能很好。

1.投影物镜的设计指标2.物镜光学系统的设计设计要求物镜100%的偏轴率,因此显示芯片的中心应落在物镜像面的上半部分的位置,与光学系统的光轴不能重合。

另外,投影物镜要求把小画面放大,即将0.47英寸显示芯片呈现的画面清晰的放大106倍后投射在0.5米远的接受屏幕上。

因此,物镜光学系统的结构如图1所示:式中c=1/R,R为非球面定点的曲率半径,k为二次曲面常量,A为镜片表面的4阶非球面系数,B为6阶非球面系数,C为8阶非球面系数,D为10阶非球面系数,E为12阶非球面系数,以此类推。

本镜片表面最高非球面系数是10阶;光学系统中的第二、三、四和第七个镜片都是普通的球面镜片。

共轴极紫外投影光刻物镜设计研究共3篇

共轴极紫外投影光刻物镜设计研究共3篇

共轴极紫外投影光刻物镜设计研究共3篇共轴极紫外投影光刻物镜设计研究1共轴极紫外投影光刻物镜设计研究背景随着微纳技术的发展,芯片制造工艺不断更新换代,由于光刻技术在微电子工业中具有不可替代的地位,因此光刻技术的研究和发展一直处于微电子领域的重要研究方向之一。

近年来,随着芯片制造工艺转向微纳米级,传统的紫外光刻技术已经无法满足高精度、高分辨率、大面积等要求。

共焦偏振干涉(SPIL)测量技术以及矢量场光学(VCO)技术的不断发展,将极紫外(EUV)光刻技术发展起来,也成为了未来芯片制造工艺的重要方向。

因此,共轴极紫外投影光刻技术成为了今后极紫外光刻技术的重要研究方向之一。

研究目的共轴极紫外投影光刻物镜设计研究的目的是通过设计一种新型的物镜,来提高极紫外光刻技术的分辨率和成像能力。

研究方法1. 设计物镜光学结构:主要包括凸透镜、抛物面镜、共轴式算法设计等。

2. 光学模拟:采用Zemax、Code V等光学模拟软件进行模拟实验,其中主要包括成像质量分析、衍射效应分析等。

3. 光刻胶薄膜厚度分析:对光刻胶薄膜厚度进行详细的分析,主要目的是减少胶薄膜的不均匀性及浸没效应。

研究进展共轴极紫外投影光刻物镜是一种集成式的设计,主要由凸透镜、抛物面镜等光学元件组成。

在保证高分辨率的同时,共轴极紫外投影光刻物镜还可以有效的解决胶薄膜的不均匀性及浸没效应等问题。

并且,由于采用共轴式算法设计,使得光路比较简明,也可以大大减小反射率。

研究成果及应用前景目前的研究成果表明,共轴极紫外投影光刻物镜设计可以降低胶薄膜厚度的不均匀性及浸没效应,从而使得投影图案的精度和分辨率更高,相比传统紫外光刻技术有了非常明显的优势。

此外,共轴极紫外投影光刻物镜设计还具有制造成本低、生产效率高、制造周期短等优点。

因此,共轴极紫外投影光刻物镜设计有非常广阔的应用前景,将会促进微电子工业的持续创新和发展共轴极紫外投影光刻物镜作为一种新型物镜设计,可以有效提高极紫外光刻技术的分辨率和成像能力,解决传统紫外光刻技术的不足。

投影物镜设计

投影物镜设计

投影物镜是将物体进行放大成像并投影在屏上的物镜。

投影仪的物镜、幻灯机和电影放映机上的投影物镜统称为投影物镜。

投影物镜的作用是将光源照明的投影物体成像在较大的屏幕上,从而得到一幅放大的图像,其作用相当于倒置的照相物镜。

两者相异之处是:照相物镜为缩小成像,而投影物镜为放大成像。

描述一个投影物镜光学特性的参数是:共轭距、焦距、放大率、视场、
相对孔径和工作距离。

放映物镜的像质要求,着眼于轴上点的像差(即球差和色差),轴外像差的校正主要是影响清晰度的慧差和像散。

这样的设计思想即考虑了投影物镜大孔径的特点,也考虑了它的应用特点。

简单的放映物镜是由两片透镜组成的,其中一个是正透镜,另一个是负透镜。

假如设计时注重玻璃的选择,就可以使这种结构在校正了色差和球差的基础上,同时校正正弦差。

由于轴外像差没有校正,这种结构只
能用在小视场的投影仪器中。

如果成像质量的要求高一些,可以用两个不晕的透镜组成投影物镜,这也是小视场投影仪器中使用的结构。

在投影仪器中最常用的投影物镜是匹兹万照相物镜,把它倒过来使用。

当投影仪器所要求的视场再大时,就要采用消像散的结构。

科克物镜和天塞物镜,甚至是双高斯物镜,都
可以用做投影物镜。

下面给一个10倍投影仪物镜,线视场30mm,其镜头数据如下:
其2DLayout如下:
投影物镜跟显微物镜一样据需要反向设计,基本上物距远小于像距时需
要反向设计。

变焦投影物镜光学系统设计

变焦投影物镜光学系统设计

Ch a n g c h u n 1 3 0 0 1 2 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Z o o m p r o j e c t i o n l e n s a r e d e s i g n e d t o me e t r e q u i r e me n t s o f d i f f e r e n t s c r e e n s i z e wi t h s a me o p t i c a l e n g i n e a n d s c r e e n p o s i t i o n .F o c a l l e n g t h o f z o o m p r o j e c t i o n l e n s r a n g e s f r o m 2 2
该 变焦投影 物镜 的 焦距 变化 范围为 2 2 mm ̄3 7 mm, 视 场 角为 4 6 。 ~7 5 。 , F数 为 2 . 8 。考 虑 设计 的光 学 系统要 求 相对孔 径较 大, 具有 大视 场 角和 小 变焦倍 比 , 根 据 变 焦理 论 , 采 用 正组 补偿 的机
械 补偿 法 , 并对 变倍 组 、 补 偿组 进行 合 理 的倍 率选 段 , 求 出高斯 解 ; 然后 对 各 组元 分 别 选 用 合 理
的初 始结 构 , 利用 Z e ma x光 学设 计 软件进 行优 化设 计 , 适 当添加 非球 面 。采 用二 、 四组元 运 动 的 机 械补 偿 法解 决 了大视 场 变焦 系统 畸 变难 以控制 的 问题 , 并利 用调 制 传递 函数 综 合评 价 了整 个 光 学 系统 。设计 结 果表 明 : 该 变焦投 影物 镜 系统 的 光 学 结构 和 成 像 质 量均 符 合 设 计 指 标要 求 ,
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或y

(二)相对孔径

投影物镜的作用是把投影物体成像在屏幕上,屏幕 距离和投影物镜焦距相比,通常都达数十倍。因此, 可认为投影物平面近似位于物镜的物方焦平面,所 以物方孔径角U为 D
sin U 2f'

投影物镜的放大率为
sin U sin U '
或写成 sin U ' sin U
而直接用投影物体的最大尺寸—线视场表 示。屏幕尺寸是确定的。例如测量用投影 仪的屏幕是圆形的,常见的屏幕尺寸有 400 、 600 、 800 、 1200 、 1500 mm 等,屏幕框实际上就是投影系统的视场光 阑,它的大小决定了物镜的线视场。根播 放大率公式 y' y'

y

(四)工作距离
投影仪的屏幕距离是确定的,我们把与屏幕
共轴的物平面到投影物镜第一面叫做工作距 离。工作距离的大小将直接影响投影仪的使 用范围。因为投影物体不仅有图片,幻灯片, 照相底片等,还有具有一定体积的物体。例 如齿轮,各种工件等,如果工作距离太小, 则投影仪的使用范围必将受到限制。
投影物镜的工作距离与物镜的放大率、物

投影机的历史

1640年 :一个名叫奇瑟的 耶稣教会教士发明了一种叫 魔法灯的幻灯机,运用镜头 及镜子反射光线的原理,将 一连串的图片反射在墙面 上 。不过被老古董们送到 老迈(迈克尔、杰克逊)那 去了。被指控施妖术!你们 看:那时候有文化真可怕。
投影机的历史



二战后 :人类迎来了第3次科技革命 .电脑的发明、集成电路 的大量出现,也使投影机进入的数字化时代。1989年,爱普 生和索尼拥有了液晶板的核心技术,同年,世界上第一台液 晶投影机—爱普生的VPL-2000诞生 .然后就出现大量的山寨 机了。如:东芝、科视、明基等。后来爱普生的执行董满怀 幽怨地说 :“山寨不可怕,就怕山寨能做大 ”。 第1次工业革命:18世纪从英国发起的技术革命是技术发展 史上的一次巨大革命,它开创了以机器代替手工工具的时代 (蒸汽机动力)。 第2次工业革命 :1870年以后 ,即电力的广泛应用、内燃 机和新交通工具的创制、新通讯手段的发明 。

投影机技术演变(主流)LCD
LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)液晶 投影机 。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单 片式和三片式两种 。三片式LCD投影机比单片式 LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度 。 优点:LCD投影机体积较小、重量较轻,制造工艺 较简单,亮度较高和对比度适中,分辨率适中 ,彩 色鲜艳。 缺点:高速运动画面可能会出现拖尾现象,对比度 不高。长时间使用后易出现图像偏黄现象(与背光 无关)。

一.投影仪: 像距V
镜 头
应 用
设 计 课 题Biblioteka 屏幕 像投影片(物)
凸 透 镜
像距V
( )
预 备 实 验 1 0 5 论 证 口 诀 练 习 拓 展 挑 战 返 回 结 束
物距U
1.原理: 2.规律:
投影仪是利用f<U<2f时,凸透镜能成倒立、放 大、实像的原理制成的.(小物成大像) 投影片倒插在大于焦距小于2倍焦距但更接近 焦距处.
投影物镜的设计
投影仪的简介
投影仪的作用
投影仪是将一定大小的物体,用光源照明以后成像 在屏幕上进行观察或测量的一种光学仪器,例如电 影放映机、幻灯机、印相放大机,计置用投影仪等。 对干投影仪所成的像,除了要求成像清晰,物像相 似而外,还要求像足够亮,也就是要求有足够的像 面光照度,并且整个像面光照度尽可能一致,后面 这两个要求决定了投影系统的主要特点。
投影机技术演变 (元老级) CRT
CRT(Crystal Ray Tube:阴极射线管)、投 影机的历史可以追溯到上世纪50年代 ,当时 主要应用在商务飞机上,进行录像带的播放 。 优点:分辨率高、对比度好、色彩饱和度佳、 对信号的兼容性强,且技术十分成熟 。 缺点:亮度低,体积大。 应用场所:CRT投影机在航空航天、遥控监控 行业中起到其它投影机无法替代的作用,所以 应用于相对高端的专业领域 。
像之间共轭距有关。 物镜焦距一定时,放大率低,工作距离则 长;当放大率一定时,物使共轭距大,工作 距离就长。 物镜的工作距离与它的结构型式有关,在 焦距相同条件下,反摄远物镜具有较长的 工作距离。
二、投影物镜的结构型式
(a)
图9.40
投影物镜和照相物镜的工作状态恰好相反,
但从视场角、相对孔径等光学特性角度来 看,二者同属一类光学系统。9.2节中曾介 绍了各种类型照相物镜的结构型式以及它 们所能达到的光学性能,在选用投影物镜 时可做参考。
例如,电影放映物镜的相对孔径较大,一
般为1:2~1:1.2,而视场较小,只需校正 球差,彗差,轴向色差,因此电影放映物 镜多采用等明型物镜;当视场比较大,成 像质量要求高时,除了校正以上三种像差 之外,还需校正像散,场曲,这时通常采 用三叶型物镜、天塞型物镜,有时采用双 高斯型物镜;如果对工作距离有特殊要求, 必须采用长工作距离物镜。
重点:投影物镜
一、投影物镜的作用及光学持性
投影物镜的作用是将被光源照明的投影物体
成像在屏幕上,保证成像清晰照明系统合理 配合,保证屏幕上有足够的光照度。投影物 镜的光学特性,通常用视场、相对孔径,放 大率,工作距离表示,下面分别进行说明。
(一)视场
投影系统中,成像范围不用视场角表示,

DLP数字投影机 (后起之秀 )
DMD(Digital Micromirror Device:数字微透镜装 置)DLP投影机是一种光学数字化反射式投射设备。 成像器件DMD是由美国德州仪器公司自行研制开发 的、可通过二位元脉冲控制的半导体元件。 优点:清晰度高、画面均匀、对比度高,亮度高。 缺点:价钱高,彩色鲜艳度比LCD差,快速切换视 觉,有彩虹现象。
关于投影仪
投影系统一般由两部分构成,一部分是照
明系统;另一都分是投影物镜,照明系统的 作用是把光源的光通量尽可能多的聚集到 投影物镜中去,并使被投影物体照明均匀, 投影物镜的作用是把投影物体成像在屏幕 上,并保证成像清惭,物像相似。 投影系统根据照明方式不同,可以分成两 大类。一、临界照明。二、柯勒照明。
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