应用光学_非球面.

超广角非球面手机镜头设计

作者：陶郅

来源：《科技创新导报》2020年第09期

摘; ;要：目前市場上手机镜头的功能呈现多元化，为满足市场上对超广角手机镜头的需求，使用光学仿真软件，基于塑料非球面，设计了一款1/3.06英寸，1300万像素的超广角非球面手机镜头。该设计的焦距为2.13mm，F数为2.4，视场角为110.6°，全视场在250lp/mm的调制传递函数（MTF）大于0.24，畸变小于2.6%，相对照度大于46%，成像质量良好。经过公差分析，满足生产要求。

关键词：光学设计; 非球面; 超广角; 手机镜头

中图分类号：TN92; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0081-02

2003年夏普公司研发了第一款百万像素的拍照手机。2006年，三星公司推出了一款拥有1000万像素摄像头的手机[1]。随着芯片集成度不断提高，在相同尺寸的CMOS上，获得了越来越高的分辨率。同时，传统光学的加工技术水平的不断提高，光学镜头的性能实现了大幅度的上升。此外，人们使用手机拍照的场景越来越复杂，对镜头的性能提出了更高的要求。特别是近几年，各大主流手机厂商都推出的拥有广角、甚至超广角拍照功能的手机。综上所述，文章基于非球面镜片设计了一款超广角手机镜头。

1; 光学设计

1.1 材料的选择

光学塑料是一种透明的非晶体有机高分子聚合物，由单分子聚合而成[2]。塑料零件具有以下优点：（1）透光性好;（2）质量轻，耐冲击强度高;（3）成本低，利于大量生产;（4）能够满足特殊的设计要求，如非球面透镜[3]。

1.2 设计指标

本文使用Omnivision公司的一款1/3.06英寸的CMOS，其型号为OV13885。

计算机控制光学表面成型技术：CCOS

计算机控制光学表面成型技术综述

摘要:介绍了计算机控制光学表面成型技术的原理基础,目前的进展及其将来的趋势。主要介绍美国、法国、俄罗斯的科学家在这项技术上的成果,也简单介绍了我国在这一领域的研究工作。最后提出了目前还存在的问题。

一、非球面元件的特色及应用非球面是指除球面和平面以外的所有光学表面,在光学系统中应用非球面元件可以使复杂的结构变得简单,它们可以有效地消除像差,提高系统的成像质量。由于系统的尺寸及重量减少,稳定性提高,成本降低。这就使得光学设计人员越来越多地考虑在光学系统中采用非球面元件来取代球面元件。以星载成像光学系统为例,采用非球面可以使系统的重量降低20～30%。而对于这类系统来说,重量每减轻1kg,其发射成本相应降低5万元人民币,经济效益相当可观。虽然如此,但非球面自身的几何特点使得其加工与检测难度要大大高于球面。对于非球面来说,表面各点的曲率半径不同,范成法原理不再适用。而且,非球面的检测也需要专门的辅助设备,如补偿器等。这些问题都大大地增加了非球面元件的制造难度,同时也限制了非球面在高质量成像系统中的应用。

二、常用的非球面加工方法简介

对于非球面的加工,有两种基本方法:一种是采用单点金刚石切削技术,在高精度的金刚石车床上直接切削出非球面,面型精度可达0.3～0.5μm(P-V),表面粗糙度可达60～100nm(rms)。但该方法只适合于加工非脆性材料,对于光学系统中常用的光学玻璃则无法加工。为解决脆性材料的加工问题,美国的UnionCabridge等公司在80年代中后期研制了与单点金刚石车床具有同等精度的金刚石磨床,能够对光学玻璃,光学晶体等脆性材料进行磨削加工,面型精度可达0.3～0.5μm(P-V)。比较有代表性的是美国的几家公司与Rochester和Arizona大学共同研制的两代自动光学加工机床OpticamSM和OpticamSX,5min内可加工出面型精度达1μm(P-V),直径为50mm的玻璃非球面元件。但这类机床只能加工中等尺寸以下的非球面元件,而且存在下表面破坏层等缺陷,需要后续抛光处理。另一种是传统的手工加工方法,它主要依靠技师的经验。

一种数码相机定焦镜头的光学系统设计_路建华

文章编号:1002-2082(2008)06-0949-05

一种数码相机定焦镜头的光学系统设计

路建华,温同强,黄　城,丁桂林(江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)

摘　要:为适应市场上对结构简洁、成像品质高且生产成本低的数码相机镜头的需要,运用光学设计软件CODEV,在传统数码相机定焦镜头的基础上,结合非球面塑料透镜理论,模拟出了生产成本较低的三片式数码相机定焦镜头。该数码相机镜头结构的特点是:模块仅包括3块透镜;选择塑料镜头代替玻璃/塑料混合镜头或者全玻璃镜头,降低了系统的生产成本;系统的后焦距增大到0.8116mm,能够确保良好的远心光路性能;透镜表面完全采用非球面设计,较好地校正了球差等各种像差,使透镜具有良好的光学成像性能。关键词:光学设计;数码相机镜头;非球面中图分类号:TN942.2 文献标志码:A

Opticalsystemdesignforfixed-focuslensofdigitalcamera

LUJian-hua,WENTong-qiang,HUANGCheng,DINGGui-lin(CollegeofMechanicalEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)

Abstract:Basedontheconventionalfixed-focuslensandtheasphericalprinciples,atripletfixed-focuslensassemblyforthedigitalcamerawassimulatedwiththeopticalsystemdesignsoftwareCODEVtomeettheneedsforthecompactness,hightransmissivity,excellentopticalperformanceandlowcost.Inthelensassembly,plasticlenseswerechoseninsteadofglass/plastichybridorallglasslensesforthecostandproductionconsideration.Thebackfocallengthofthedigitalcamerawasincreasedby0.8116mmwiththelensassembly.Therefore,itcanguaranteeabetterperformanceforthetelecentricbeampath.Theprofilesofthethreelensesweredesignedasasphericsurfacessoastocorrecttheaberrationandensuretheexcellentopticalperformance.Keywords:opticaldesign;lensofdigitalcamera;asphericalsurface

光学应用光学医学应用

正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼

光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由

MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐

度和对比敏感度函数CSF。根据MTF和Strehl比率分析

了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏

感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响。研究表

明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不

可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较

小,甚至可以忽略。对Zernik前6级像差进行矫正,可以

得到相当好的视觉。图4表3参11(严寒)

R339.14O435.12007054984人眼高阶像差校正和视觉分析系统=Higherorderaberra

tioncorrectionandvisionanalysissystemforhumaneye

[刊,中]/薛丽霞(中科院光电所.四川,成都(610209)),饶

学军//光学学报.―2007,27(5).―893897

为研究高阶像差对视觉功能的影响,利用自适应光学

技术,建立了具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能

的人眼高阶像差校正和视觉分析系统。介绍了系统实现

高阶像差校正和视觉分析的工作原理;阐述了波前校正

器、哈特曼波前探测系统、控制系统等关键单元技术;列出

了系统对泽尼克模式像差的校正效果,绝大多数像差从0.5

降低到0.2以下;阐明系统功能的实现过程,并给出仿真

实验的结果。图12参12(严寒)

R7782007054985内植镜的光学参数对人眼成像质量影响=Influeneofpha

kicintraocularlens'opticalstructureonimagingqualityof

humaneyes[刊,中]/朱海丰(南开大学现代光学研究所.

天津(300071)),方志良//光电子!激光.―2007,18

(3).―306309

基于人眼的光学系统模型,给出了矫正近视、远视的

内植镜(PIOL)屈光度和眼睛高级像差的计算公式,较之临

计算机控制非球面加工精磨阶段的检测技术

余景池　张学军　孙侠菲　张忠玉　王权陡　郑卫平

(长春光机所应用光学国家重点实验室,中国科学院,长春130022)

摘　要:讨论了计算机控制非球面加工(CCOS)过程中精磨阶段的面形误差数字化技术。提出了线性

插值法代替惯用的泽尼克多项式拟合用于表面的精磨。并给出应用实例,验证了该方法的有效性。

关键词:非球面,面形误差,检测,精磨。

Testingtechnologyatfinegrindingstageofcomputer-controlled

asphericsurfacing

YuJingchi　ZhangXuejun　SunXiafei　ZhangZhongyu

WangQuandou　ZhengWeiping

(ChangchunInstituteofOpticsandFineMechanics,AcademiaSinica,Changchun130022)

Abstract:Adigitizingtechnologyofsurfacemaperrorduringgrindingtimeforcomputercontrolled

opticalsurfacingisdiscussed.LocalinterpolationmodelisusedtoreplaceZernickpolynomialsforsurface

contourerrorfittingatthegrindingstage.Anexample,whichshowstheeffectivenessofthemodel,isal2

机械刻划光栅的光线追迹方法

马明者;李强;廖胜

【摘要】为了评价光栅的光谱质量,完成所设计光栅的光线追迹,针对机械刻划光栅的光线追迹提出了一种改进方法.在费马原理的基础上利用光程函数法得到入射光通过光栅后的光谱分布情况,再使用传输矩阵的计算方法构造出光谱的点列图.该方法适用于刻划在平面、球面和非球面基坯上的等间距和变间距光栅,光栅的光谱面可以为平面或者二次曲面. 通过刻划在非球面基坯上的凹面光栅验证了光线追迹方法的可靠性.

【期刊名称】《应用光学》

【年(卷),期】2010(031)002

【总页数】4页(P233-236)

【关键词】光线追迹;机械刻划光栅;变间距光栅;非球面

【作者】马明者;李强;廖胜

【作者单位】中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209;中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209;中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209

【正文语种】中文

【中图分类】TN205

引言

目前的光栅刻机可以在平面、球面和非球面基坯上刻划等间距和变间距的光栅[1]。在设计这些类型光栅时,需要在理论上对所设计的光栅性能进行评价。在光栅设计中,采用光线追迹的方法对光栅性能进行评价是最为常见的。1961年,G.H.Spencer和M.V.R.K.M urty阐述了一般性的光线追迹理论,将光栅作为一个衍射光学元件考虑进去[2];1973年U.W.L udw ig给出了光栅光线追迹的一般性方程,修正了Spencer方法中当光栅面法线垂直光轴时发生中断的缺陷[3];1963年S.O.Kastner

and W.M.N eupert对掠入射情况下的凹面光栅的光线追迹进行了讨论。上述方法都是通过矢量的方法来得到光线追迹的结果的[4]。1962年,W.T.Welford用光程函数和费马原理结合的方法描述了机械刻划凹面光栅的光线追迹方法[5];1974年,H.Noda,T.Namioka和M.Seya将Welford的方法发展后用于全息光栅[6]。

应用光学试题（第一章）

说明

希望各位老师均按所要求的格式、字体、颜色进行文档设立。

一、任务安排

刘冬梅1－2章

苗华3－4章

陈宇5－6章

刘智影7、9章

二、时间安排

最迟十一前交电子文档。

三、注意事项

请各位老师无论如何要自己出题，切不可让学生代劳，否则就是给我们自己找麻烦。出题量自己掌握，原则上每章各类题不小于200道，第七章要多些，第九章可少些。各老师自行把握，否则太少无法称为题库。题越多越好。

四、要求

为了将来便于建数据库，我以第一章为例做了个样板，各位看看还有什么不妥之处可直接与我联系。初步想法如下：（一）颜色（必须标清）

1、红色标明级别；

2、兰色表示答案；

3、绿色表示需要注意之处；

4、酱色表示分点；

5、浅绿表示一些说明

（二）难易级别

I级表示简单

II级表示中等

III级表示有难度。

（三）多选题没有分级别，全部按III级处理。（四）计算题中一个简单公式就可求出的定为I级（每题5分），课后原题均为II级（每题8分），课外题（除非很简单的）均按III级标定（每题10分）。建议大家计算题用填空的形式出，用选择也可（这是我反复试验的结果，觉得还是填空题好一些）。但是出题时要细化一些问题。若以填空的形式出，最好题中确定好结果数值的单位，如 r毫米。计算结果请按小数结果给出（别写成分数形式）。若答案仍很难确定（由于存在精度问题），可给出一个具体答案后再补充一个答案范围，甚至标明有效数字，可参看我编的第一章内容。

（五）填空题除难易级别外，又按需要填的空的个数分为一空题、二空题、三空题。二空及三空题可能存在次序问题，这都可在题后注明。

（六）判断题建议将正确的题与错误的题分开写。

总之一句话，好好参看我写的样板，尤其是有颜色标注的地方可能对你有帮助。依葫芦画瓢吧！

大家受累了！谢谢！

应用光学试题

第一章

一、填空题（建议每空1分）

I级

I级1空

1、

2、

I级2空

应用光学试题(第二章)

应用光学试题

第二章

一、填空题（建议每空1分）（请同学们不要写错别字，数字不要用大写，术语要标准，否则按错处理，不要用科学记数法如4101）

I级

I级1空

1、焦点又称为后焦点或第二焦点。

像方

2、过像方焦点'F作一垂直于光轴的平面即为焦平面。

像方

3、像方焦点'F是像方焦平面上的一个特殊点，该点对应的是物方孔径角u 度的一束平行于光轴的平行光。

0

4、从物方焦点F发出的光经过系统后均为平行于的光。

光轴

5、过作垂直于光轴的平面称为物方焦平面。

物方焦点

6、垂轴放大率为 倍的这对共轭平面为主平面（简称主面）。

1

7、主平面与光轴的交点称为。

主点

8、像方主平面与的交点称为像方主点'H。

光轴

9、焦距属于沿轴线段，以各自的为原点判断其符号。

主点

10、焦距可表示式为tguh。

物方

11、光学系统的可以看作是焦距的另外一种表示形式，

光焦度

12、是指角放大率1的一对共轭点。

节点

13、经过物方节点的光线其共轭光线经过节点。

像方

14、法主要是应用光学系统基点和基面的性质，通过选用适当的光线或辅助线画出其共轭光线的方法。

图解 15、牛顿公式是以各自的为原点确定物、像的具体位置。

焦点

16、高斯公式是以为原点来描述物、像的具体位置。

主点

17、将一个正单透镜与一个负单透镜进行胶合，称之为透镜。

双胶合

18、望远系统是最典型的光学系统，其系统焦点位于无穷远处，焦距为无限大。

无焦

19、望远系统的光学间隔 。

0

20、是由两个折射面包围的一种透明介质构成的光学元件，折射面可以是球面、平面或非球面。

一种非球面面形测量操作法

郭小岗;王号;张博;刘林峰;贺刚;薛海东;王银卜

【期刊名称】《国防制造技术》

【年(卷),期】2017(000)004

【摘要】针对常见的非球面面形测量问题,本文提出了一种新的非球面面形测量操作方法,并将此方法运用于生产加工过程,取得了很好的实践效果.本方法解决了直接面形轮廓法测量非球面的难题,同时为金刚石车床迅速高效加工高精度非球面透镜零件提供了先决条件.

【总页数】4页(P22-24,18)

【作者】郭小岗;王号;张博;刘林峰;贺刚;薛海东;王银卜

【作者单位】西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065;西安应用光学研究所,西安,710065

【正文语种】中文

【相关文献】

1.一种基于Matlab的非球面光学元件面形参数测试技术 [J], 尤越;王乔方;字正华

2.一种改进的消零频三维面形测量方法 [J], 曹愈;郭沈言;李炫熹;陈贵宾;边心田;;;;;

3.一种针对超大口径凸非球面的面形检测方法 [J], 张海东; 王孝坤; 薛栋林; 张学军

4.一种测量非球面光学零件面形的新方法 [J], 张晓青;祝连庆;董明利 5.基于非线性优化方法的离轴非球面轮廓测量面形恢复技术 [J], 类维政;袁吕军;康燕;苏志德

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离轴凸非球面Hindle检测

第ｌ０卷第２期　２　０　０　２年４月　光学精密工程　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　．１０　Ｎｏ．２　ＡＯｒ．　２００２　

文章编号１００４—９２４Ｘ（２００２）０２．０１３９．０４　

离轴凸非球面的Ｈｉｎｄｌｅ检测　

王鹏，赵文才，胡明勇，张海洪，郝沛明　

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林长春１３００２２）　

摘要：采用Ｈｉｎｄｌｅ球方法检测凸非球面是人们常用的经典方法之一，此方法的优点是检验精度高、操作　简单　为了解决经典Ｈｉｎｄｌｅ球检验离轴凸非球面所需的Ｉ－＇ｌＪｎｄｉｅ球口径过大的问题，提出采用离轴　ｎ—　ｄｋ球检验离轴凸非球面的方法　此方法中，Ｈｉｎｄｔｅ球使用在离轴状态，通过旋转离轴凸非球面达到检　验整个持检面的目的。此方法可以大大减小Ｉ－ｌＪｎｄｌｅ球的尺寸，从而间接增大了待检离轴凸非球面的尺　寸。奉文同时对此方法的测量精度进行了理论分析。　关键词：非球面检验；离轴；Ｉ－＇ｌＪｎｄｉｅ球检验　中圈分类号：ＴＨ７０３　文献标识码：Ａ　

１　引　言　

非球面在现代光学仪器中的应用越来越广　

泛，特别是高质量的变焦距系统、空间相机等必须　

采用非球面…。随着设计手段和加工仪器的性　

能越来越强大，大口径非球面的检测是限制其使　

用的瓶颈。目前，大口径非球面的检测最主要是　

采用Ｎｕｌｌ透镜检测、Ｈｉｎｄｌｅ球检测和计算全息片　

（ｃＧＨ）检测三种方法。　

Ｎｕｌｌ透镜检测是最常用的检测非球面方法。　

此方法首先通过光学设计来设计一个非球面的补　

偿系统，补偿系统产生的渡前与理想非球面产生　

的波前一致，通过检测理想渡前与非球面反射渡　

前的位相差来检测非球面。Ｎｕｌｌ透镜检测主要是　

用于检测凹非球面，同时它对系统的装配公差要　

求十分严格【２－５】。　

计算全息片检测非球面是新近发展起来的检　

测方法，计算全息片之所以可以用于非球面检测，　

是因为计算全息片可以将人射渡前衍射成设想的　