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.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)對光添進了諸多人文屬性。諸如色溫調(diào)控，舞臺舞美，電視電影光學以及景觀光色設(shè)計。不管是何種光的應用，人類總是依賴光學儀器（系統(tǒng)）對光實現(xiàn)調(diào)控。通常，光學系統(tǒng)由光源和光學元件兩部分組成。本工作針對LED的應用中利用光譜的復合和補償辦法首先對光源的色溫，亮度和顯色指數(shù)進行了調(diào)控，通過光源的參數(shù)調(diào)節(jié)，實現(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、成像光學系統(tǒng)中提升系統(tǒng)光學品質(zhì)和成像質(zhì)量，最后涉及到基于自由曲面方法設(shè)計非成像光學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)造一個最舒適的環(huán)境?？梢?，實現(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、藍光、綠光為基色，通過光譜的復合和補償?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。混色的基色選取了色溫為4285K的白光LED和紅光LED、綠光LED、藍光LED四種LED，最終得到了色溫超大范圍準確可調(diào)的高顯色指數(shù)白光。
　　第二，光電感應器件的小型化和集成化的提高使得光學系統(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鏡片達到校正像差和減小光學系統(tǒng)體積的目的。自第一款照相手機出現(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。實際上很多號稱高像素的鏡頭是通過軟件的插值算法實現(xiàn)的，在細節(jié)處理和圖片放大時，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)系確定光學基本參數(shù)，再通過PW法計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，實現(xiàn)了一款擁有高光學品質(zhì)的大光圈手機鏡頭。該鏡頭系統(tǒng)光圈值可達2.2,相比市面上普遍光圈值為2.45,視場角相同的光學系統(tǒng)，本鏡頭的光通量提高約20％，光

5、學分辨率提高約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，自由曲面光學器件的設(shè)計方法目前有兩種，一種是經(jīng)驗試錯法，通過反復修改光學器件參數(shù)，并使用光學分析軟件反復進行光線追跡來模擬驗證相應的照明結(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，