微型成像系統(tǒng)與基于LED的小型均光系統(tǒng)的探索與設(shè)計(jì).pdf

1、從最原始的照明，到現(xiàn)代的“光·空間·環(huán)境”兼具人文特色的光文化屬性，人類已經(jīng)對光添進(jìn)了諸多人文屬性。諸如色溫調(diào)控，舞臺舞美，電視電影光學(xué)以及景觀光色設(shè)計(jì)。不管是何種光的應(yīng)用，人類總是依賴光學(xué)儀器（系統(tǒng)）對光實(shí)現(xiàn)調(diào)控。通常，光學(xué)系統(tǒng)由光源和光學(xué)元件兩部分組成。本工作針對LED的應(yīng)用中利用光譜的復(fù)合和補(bǔ)償辦法首先對光源的色溫，亮度和顯色指數(shù)進(jìn)行了調(diào)控，通過光源的參數(shù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了營造人為的主觀感受更加舒適光環(huán)境空間。再者，嘗試了非球面系統(tǒng)用于

2、成像光學(xué)系統(tǒng)中提升系統(tǒng)光學(xué)品質(zhì)和成像質(zhì)量，最后涉及到基于自由曲面方法設(shè)計(jì)非成像光學(xué)器件以獲得更完善的光束，能量傳遞和照面控制。
　　首先，光源色溫在人類活動中有著不可忽視的作用:人類會根據(jù)不同光源色溫下心理和生理變化的規(guī)律來選擇合適光源，以創(chuàng)造一個(gè)最舒適的環(huán)境?？梢姡瑢?shí)現(xiàn)具有高顯色指數(shù)、色溫可調(diào)節(jié)的白光LED將在商業(yè)照明，家居照明等方面將逐步發(fā)揮越來越明顯的作用;為此，提出以暖白光、紅光、藍(lán)光、綠光為基色，通過光譜的復(fù)合和補(bǔ)償?shù)姆?/p>

3、法得到了一種能獲得高顯色指數(shù)，色溫動態(tài)可調(diào)的白光LED控制方法?；焐幕x取了色溫為4285K的白光LED和紅光LED、綠光LED、藍(lán)光LED四種LED，最終得到了色溫超大范圍準(zhǔn)確可調(diào)的高顯色指數(shù)白光。
　　第二，光電感應(yīng)器件的小型化和集成化的提高使得光學(xué)系統(tǒng)也朝著小型化和集成度更高的方向發(fā)展;在成像鏡頭中，一般采用非球面光學(xué)鏡片達(dá)到校正像差和減小光學(xué)系統(tǒng)體積的目的。自第一款照相手機(jī)出現(xiàn)以來，擁有高清晰度攝像功能的智能移動設(shè)備已

4、經(jīng)成為全世界的主流。實(shí)際上很多號稱高像素的鏡頭是通過軟件的插值算法實(shí)現(xiàn)的，在細(xì)節(jié)處理和圖片放大時(shí)，清晰度難以滿足需求。鑒于此，針對市場的主流配置，結(jié)合焦距f'、相對孔徑D/f'和視場角2w制約關(guān)系確定光學(xué)基本參數(shù)，再通過PW法計(jì)算出照相物鏡的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后在系統(tǒng)優(yōu)化中采用了非球面，實(shí)現(xiàn)了一款擁有高光學(xué)品質(zhì)的大光圈手機(jī)鏡頭。該鏡頭系統(tǒng)光圈值可達(dá)2.2,相比市面上普遍光圈值為2.45,視場角相同的光學(xué)系統(tǒng)，本鏡頭的光通量提高約20％，光

5、學(xué)分辨率提高約11％且成像質(zhì)量好，在奈奎斯特極限頻率處，大部分視場的MTF值大于0.3。
　　最后，自由曲面光學(xué)器件的設(shè)計(jì)方法目前有兩種，一種是經(jīng)驗(yàn)試錯法，通過反復(fù)修改光學(xué)器件參數(shù)，并使用光學(xué)分析軟件反復(fù)進(jìn)行光線追跡來模擬驗(yàn)證相應(yīng)的照明結(jié)果，逐步接近終而獲得理想的自由曲面面型。另一種方法是通過解析方程的數(shù)值解得到自由曲面面型數(shù)據(jù)，方程一般根據(jù)自由曲面上的入射光，折射光方向矢量之間的關(guān)系得到。根據(jù)發(fā)光二極管(LED)的光場分布規(guī)律，