緒論項目背景及意義激光制造技術(shù)具有高精度、非接觸、高靈活性、高效率、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有廣泛的應(yīng)用前景。激光制造技術(shù)的普及推動了先進制造業(yè)的發(fā)展，對工業(yè)智能化進程產(chǎn)生了深遠影響REF_Ref14718\r\h[1]。物像方遠心光路是一種光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，具有以下特性和優(yōu)勢：首先，它能夠確保系統(tǒng)具有足夠大的景深，使得物體在一定范圍內(nèi)都能夠清晰成像；其次，遠心光路可以避免視差問題的出現(xiàn)，確保成像質(zhì)量穩(wěn)定；此外，該光路結(jié)構(gòu)相對簡單，易于調(diào)整和優(yōu)化；最重要的是，物像方遠心光路在激光加工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，能夠提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，為高質(zhì)量的成像和加工提供了可靠支持。脆性材料由于其優(yōu)良的綜合性能，在LED燈絲和光纖PLC平面波導(dǎo)型光分路器等芯片中得到廣泛應(yīng)用。通過粘合、切割、磨削和拋光等工藝，可獲得高性能、高成品率和高穩(wěn)定性的芯片。這有助于提高單片晶圓內(nèi)產(chǎn)品的數(shù)量，對窄劃片道結(jié)構(gòu)的重視也日益增加。目前，關(guān)注點集中在降低生產(chǎn)成本的同時提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，藍寶石、石英脆性材料的切割工藝和方法在實際生產(chǎn)應(yīng)用中具有舉足輕重的作用REF_Ref14199\w\h[3]。脆性材料高硬度、高脆性及低斷裂韌性等特點又為其加工增加了難度。切割是脆性材料加工的關(guān)鍵工序，要求為高質(zhì)量、高效率、低成本、窄切縫（高材料利用率）及無環(huán)境污染等。迫于應(yīng)用需求，切割設(shè)備及工藝的研究受到很大重視REF_Ref11407\w\h[4-REF_Ref14503\w\h5]。而應(yīng)用激光加工脆性材料的優(yōu)勢顯而易見，激光切割可以實現(xiàn)非常高的精度和精密度，特別適合處理脆性材料，如玻璃、陶瓷等，可以精確切割復(fù)雜形狀和細小尺寸的零件，避免了傳統(tǒng)切割方式可能造成的損傷和浪費，且不會對材料表面產(chǎn)生物理性損傷，保持了材料的原始質(zhì)量和性能，特別適合處理脆性材料，避免了因接觸性加工導(dǎo)致的損壞和變形，能夠快速完成加工任務(wù)并且減少能源消耗，同時減少了廢料產(chǎn)生，符合現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能環(huán)保的要求。激光加工技術(shù)，如激光熔覆和激光切割，具有使用方便、非接觸、高效和高質(zhì)量等顯著優(yōu)勢。然而，激光加工過程中會釋放出大量熱量，這可能會對加工材料的表面產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而危及激光加工的質(zhì)量或使加工后的部件無法使用。舉例來說，使用激光熔覆技術(shù)制造復(fù)雜零件時，由于零件的懸空結(jié)構(gòu)、薄壁和特殊幾何特征等缺陷，容易產(chǎn)生熱變形等問題REF_Ref15277\w\h[6-REF_Ref15287\w\h9]。即使同屬于同一類型的工業(yè)鏡頭，它們的成像質(zhì)量也存在明顯的差異。這種差異主要源于材質(zhì)、加工精度和鏡片構(gòu)造等因素的不同REF_Ref16129\w\h[10]。根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)，可分為定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類REF_Ref16224\w\h[11]。按照放大倍數(shù)工業(yè)鏡頭可分成定倍鏡頭和變倍鏡頭，當(dāng)然鏡頭的分類還有好幾種方法REF_Ref16263\w\h[12]。工業(yè)鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個鏡頭組裝、調(diào)像是非常重要的，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在設(shè)計中就需要考慮材料加工變形量、零部件配合尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度，同時結(jié)合經(jīng)驗給出合理的設(shè)計數(shù)值REF_Ref16292\w\h[13]。雙遠心鏡頭具有畸變低、景深大的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于機器視覺工業(yè)的在線檢測領(lǐng)域REF_Ref16348\w\h[14]。在項目開始時，通常需要對光學(xué)器件進行初步評估，以確定光學(xué)器件對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，并快速、簡單地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。這樣就可以預(yù)先知道大致的外徑尺寸，以便進行后續(xù)的部件設(shè)計。在制定草圖時，可根據(jù)初步評估結(jié)果進行初步設(shè)計。在設(shè)計開始前，我們也需要了解材料的硬度，硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)REF_Ref16406\w\h[15]。雙遠心光路通常是對稱的，光圈光闌位于中心位置，使主光線平行于系統(tǒng)的光軸入射和出射REF_Ref16785\w\h[16]。平行進光可以確保系統(tǒng)具有足夠大的景深；而平行出光則是為了確保當(dāng)工作距離發(fā)生變化時，景深范圍內(nèi)的成像高度即放大倍率保持不變，主光位置保持不變，從而避免視差問題的出現(xiàn)REF_Ref16818\w\h[17]。目前，雙遠心鏡頭的設(shè)計方法主要有兩種：一種是設(shè)計一個像方遠心系統(tǒng)，然后對稱變換其光學(xué)結(jié)構(gòu)，得到相應(yīng)的物方遠心系統(tǒng)；另一種是設(shè)計像方遠心系統(tǒng)和物方遠心系統(tǒng)，然后將兩條光路組合成雙遠心系統(tǒng)REF_Ref16867\w\h[18-REF_Ref16873\w\h20]。與普通工業(yè)鏡頭相比，雙遠心鏡頭對被測物體的平面外位移、相機傳感器平面位置的微小變化以及相機的自熱都不敏感，同時鏡頭畸變也非常小REF_Ref16919\w\h[21、REF_Ref9886\w\h22]。該系統(tǒng)是一個高度集成的光學(xué)系統(tǒng)，將光源、光學(xué)元件、光檢測器和其他必要的組件集成到一個緊密的蓋子中。使用較少的鏡片來實現(xiàn)高速、高精度和高穩(wěn)定性的光學(xué)信號傳輸和處理。由于這種緊密的特點，這些系統(tǒng)可以應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，包括生物醫(yī)學(xué)、通信和軍事通信，這與我們的工業(yè)應(yīng)用息息相關(guān)。在設(shè)計中，主要從工業(yè)鏡頭設(shè)計過程、組裝試做過程的角度出發(fā)，分析工業(yè)鏡頭組件結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，對鏡頭所涉及的隔圈、壓圈、鏡片、鏡筒等重要的元件進行三維模型設(shè)計分析REF_Ref16958\w\h[23、REF_Ref16965\w\h24]。該系統(tǒng)的工作原理是：CCD將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出的電信號傳遞要測量的信息，信號被采集和處理，檢測結(jié)果由顯示系統(tǒng)輸出。即使在使用較少鏡片的情況下，該系統(tǒng)的像質(zhì)仍能達到工業(yè)上的測量要求REF_Ref9735\w\h[2]。國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀1848年，I.Porro發(fā)現(xiàn)了遠心鏡頭，并且在1878年，E.Abbe使用了遠心鏡頭。在過去的這些年間，關(guān)于遠心光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計并沒有太多深層次的文章發(fā)表。通常來講，遠心鏡頭的遠心度一般小于1°。在國外，光電檢測技術(shù)主要應(yīng)用于半導(dǎo)體和電子領(lǐng)域，其中大約一半應(yīng)用在半導(dǎo)體領(lǐng)域。半導(dǎo)體和電子學(xué)的驚人發(fā)展導(dǎo)致了機器人可視化在許多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及機器人可視化研究的激增。在過去的幾十年里，中國的各個行業(yè)都取得了巨大的發(fā)展，特別是機器視覺技術(shù)。相比之下，國外的機器研究在中國受到的關(guān)注較少。1998年，王向軍等人在發(fā)表的會議論文中討論了雙偏心成像光學(xué)的特點及其成像原理，并介紹了相關(guān)的CCD測量系統(tǒng)。他們認為，通過在雙偏心光學(xué)系統(tǒng)的公共焦點處進行適當(dāng)濾波，可以發(fā)現(xiàn)雙偏心光學(xué)系統(tǒng)的獨特光學(xué)特性，即其視角和放大率在視場中任何一點都是恒定的。這一發(fā)現(xiàn)促使人們使用這種方法來測量視覺測量問題，例如當(dāng)被測物體不在同一物體平面上時REF_Ref17383\w\h[25]。2007年，王金元等人設(shè)計了一種光學(xué)檢測系統(tǒng)，專門用于高精度測量工具的幾何形狀和尺寸。該系統(tǒng)以一般光學(xué)成像方法為基礎(chǔ)，并對該檢測系統(tǒng)中的一般成像方法進行了改進，采用了物方遠心光學(xué)和柯勒照明，提高了測量中光學(xué)系統(tǒng)對被測物（刀具）成像后的成像質(zhì)量。2010年，徐迎新等人指出，經(jīng)過仔細分析，利用非接觸檢測進行在線測量可以顯著提高測量效率，經(jīng)過討論，利用具有獨特光學(xué)特性的遠心系統(tǒng)和匹配的準(zhǔn)直光源進行了實驗。實驗結(jié)果表明，遠心光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性可以有效解決旋轉(zhuǎn)體工件平面輪廓成像的干涉問題。2013年，潘兵等人研究了三種典型成像系統(tǒng)（普通成像系統(tǒng)、物方遠心成像系統(tǒng)和雙遠心成像系統(tǒng)）對不利因素的抗干擾能力。實驗表明，被測物體的平面外位移和相機本身產(chǎn)生的熱量對雙遠心鏡頭的成像影響不大，而鏡頭像差對測量結(jié)果有一定影響，但可以忽略不計REF_Ref17451\w\h[26]。在光電技術(shù)的幫助下，遠心鏡頭可以得到極大的發(fā)展，因為大多數(shù)在線工作都可以實時測量。關(guān)于光學(xué)激光加工的研究大多集中在超精密加工階段，以獲得超光滑表面REF_Ref17487\w\h[27]。國外在光學(xué)晶體加工方面對我國實行技術(shù)封鎖，國內(nèi)的研究水平與發(fā)達國家相比尚有一定的差距REF_Ref17530\w\h[28]。國內(nèi)外激光工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)不同的特點。國內(nèi)激光加工發(fā)展迅速，技術(shù)水平高，應(yīng)用廣泛，而國外激光加工以應(yīng)用深入領(lǐng)先。這顯示了我國激光加工的潛力。我們應(yīng)加強技術(shù)創(chuàng)新，加快技術(shù)引進，提高競爭力，提高國產(chǎn)設(shè)備水平。還需要開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場，推動我國激光加工工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。項目的主要任務(wù)本項目的任務(wù)是設(shè)計一款應(yīng)用于工業(yè)激光加工的緊湊型雙遠心鏡頭光學(xué)設(shè)計。本設(shè)計主要針對現(xiàn)階段工業(yè)激光加工鏡頭存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy等問題，設(shè)計一款相對緊湊、結(jié)構(gòu)簡單的光學(xué)鏡頭。本光學(xué)設(shè)計的主要指標(biāo)有：工作范圍為可見光波段；該系統(tǒng)包括七個球面透鏡；100nm工作距離；畸變失真小于0.1%；遠心值小于0.02；MTF值大于0.4。本光學(xué)設(shè)計的主要工作任務(wù)有:學(xué)習(xí)雙遠心鏡頭主要技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用前景及發(fā)展現(xiàn)狀；熟悉Zemax軟件的基本操作使用，理解光學(xué)設(shè)計的基本概念及優(yōu)化方法；閱讀有關(guān)基于雙遠心鏡頭的有關(guān)文獻；對設(shè)計的系統(tǒng)進行優(yōu)化，并對優(yōu)化結(jié)果給出具體分析。該系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計旨在滿足上述性能指標(biāo)，選擇相對經(jīng)濟可靠的設(shè)備，并提供可擴展性以方便未來升級。

總體設(shè)計方案本設(shè)計方案旨在開發(fā)一款適用于工業(yè)激光加工的緊湊型雙遠心鏡頭，以滿足工業(yè)生產(chǎn)中對激光加工的需求。該鏡頭設(shè)計旨在實現(xiàn)遠心度優(yōu)秀、成像質(zhì)量高、緊湊輕便的特點，以適應(yīng)工業(yè)激光加工設(shè)備的實際應(yīng)用需求。設(shè)計方案將充分考慮以下幾個關(guān)鍵方面：首先，通過Zemax光學(xué)設(shè)計軟件進行光學(xué)系統(tǒng)的整體設(shè)計，包括雙遠心鏡頭的曲面參數(shù)優(yōu)化、非球面設(shè)計和玻璃材料選擇，以實現(xiàn)高質(zhì)量的激光成像。同時，設(shè)計方案還將充分考慮緊湊輕便的特點，以便于安裝和維護。此外，設(shè)計方案將結(jié)合實際工業(yè)激光加工的應(yīng)用場景，充分考慮光學(xué)系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計，以實現(xiàn)鏡頭的緊湊型結(jié)構(gòu)和易于集成的特點。最后，設(shè)計方案將對鏡頭的光學(xué)性能、遠心度和成像質(zhì)量通過軟件計算進行評估，以確保其在工業(yè)激光加工中的表現(xiàn)。通過以上設(shè)計方案，旨在為工業(yè)激光加工提供一款性能優(yōu)越、適用性強的緊湊型雙遠心鏡頭，以滿足在工業(yè)生產(chǎn)中對高質(zhì)量激光加工的迫切需求。該的設(shè)計方案旨在為工業(yè)激光加工提供一款性能優(yōu)越、實用性強的緊湊型雙遠心鏡頭，以滿足工業(yè)生產(chǎn)中對高質(zhì)量激光加工的迫切需求。系統(tǒng)工作原理分析（1）激光器性能在工業(yè)激光加工中，激光器是關(guān)鍵的設(shè)備之一，其性能指標(biāo)和性質(zhì)對于加工效率、質(zhì)量和成本都有著重要影響。激光器在工業(yè)激光加工中有各項常見的性能指標(biāo)，如功率穩(wěn)定性、波長穩(wěn)定性、光束質(zhì)量、脈沖重復(fù)頻率、束直徑和光束發(fā)散角等，這些指標(biāo)直接影響著加工過程的效率、質(zhì)量和成本。因此，在選擇和應(yīng)用激光器時，需要充分考慮這些指標(biāo)的參數(shù)，并根據(jù)具體加工需求進行合理選擇和調(diào)整。（2）緊湊型雙遠心鏡頭方案緊湊型雙遠心鏡頭在工業(yè)激光加工中具有許多重要的指標(biāo)。在激光通過鏡頭進行作業(yè)時，鏡頭的組合及其各項指標(biāo)，對最終激光的作業(yè)效果起到至關(guān)重要的作用。在各項參數(shù)中有鏡頭遠心度優(yōu)化、成像質(zhì)量提升、緊湊輕便特點、工程實踐的結(jié)合、光學(xué)透過率、耐用性和穩(wěn)定性等，這些指標(biāo)直接影響著激光加工系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，因此在工業(yè)應(yīng)用中需要根據(jù)具體需求選擇合適的緊湊型雙遠心鏡頭，以實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的激光加工。系統(tǒng)總體方案設(shè)計對于現(xiàn)代光電系統(tǒng)來說，它是綜合了光學(xué)、精密機械、光電轉(zhuǎn)換等技術(shù)的數(shù)字化、圖像化、智能化和自動化的綜合系統(tǒng)REF_Ref9735\w\h[2]。在本文中設(shè)計的是一種期望應(yīng)用于實際工業(yè)加工的基于工業(yè)激光加工的緊湊型雙遠心鏡頭設(shè)計。相對于其他光源，激光方向性、單色性、亮度等光學(xué)指標(biāo)都更優(yōu)秀REF_Ref9735\w\h[2]。首先，激光方向性好是由其產(chǎn)生的物理過程決定的，也就意味著激光的光能可以集中在很小的空間里傳播，并且在較遠距離也可以得到高強度的光束，根據(jù)這一特性，遠距離激光通信、測距等也可以用激光做到；其次，激光單色性好，光譜譜線窄，利用激光單色性好這一特點，可以在很大的范圍內(nèi)提高光學(xué)測量的精度REF_Ref17651\w\h[29]。其次，被測對象主要是指具體要測量的物體或物質(zhì)，被測量就是對被測對象的某一或者某幾個參數(shù)的測量，被測量可以分為幾何量、力學(xué)量、光學(xué)量、時間頻率、電磁量等REF_Ref9735\w\h[2]。本文中被加工對象是尺寸為60mm的零件，而被測量即是幾何量。光源發(fā)出的光束經(jīng)過被測物體后，對被測物體的輪廓信息進行了采樣，然后攜帶被測物體信息的光束經(jīng)過光學(xué)成像系統(tǒng)REF_Ref17866\w\h[30、REF_Ref17869\w\h31]，利用各種光學(xué)效應(yīng)如干涉、反射、偏振、折射等，使帶有被測物體特征信息的光束轉(zhuǎn)換成可以測量的光信號，這就是光信號的形成與獲取REF_Ref9735\w\h[2]。在本設(shè)計中是采用物像方遠心光路對光信號進行傳遞。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計本文所設(shè)計的雙遠心光學(xué)系統(tǒng)主要是用于工業(yè)激光的加工。在對光學(xué)成像系統(tǒng)進行設(shè)計時，許多方面都有比較嚴(yán)苛的要求，比如要求光學(xué)成像系統(tǒng)的總長度最小化，并要求光源發(fā)出的光均勻分布。為達成這個目的，選用的是緊湊型雙遠心的光學(xué)鏡頭，可以節(jié)省設(shè)備的體積和重量，提高設(shè)備的便攜性和靈活性，加工過程中的光斑的穩(wěn)定性和可控性更好，提高加工精度和一致性，近距離和遠距離的光學(xué)元件都經(jīng)過精密設(shè)計和優(yōu)化，能夠提供高質(zhì)量的激光束成像，保證加工過程中的高精度加工效果和一致性，適用于各種工業(yè)激光加工應(yīng)用，包括切割、焊接、打孔等，具有較強的通用性和適應(yīng)性，可以滿足不同加工需求的要求。光源在對雙遠心光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計之前，先選擇一與之匹配的光源。由于雙遠心光學(xué)系統(tǒng)具有獨特的結(jié)構(gòu)，即是在物方遠心系統(tǒng)和像方遠心系統(tǒng)的公共焦點處設(shè)置了一孔徑光闌，與普通光學(xué)系統(tǒng)相比，雙遠心系統(tǒng)在光源設(shè)計上選擇平行光源，因為光線進出鏡頭是平行的。在雙遠心光學(xué)系統(tǒng)中，平行光源的地位是不可動搖的。而在本次設(shè)計中，選取激光作為光源，然后對其進行準(zhǔn)直擴束REF_Ref9735\w\h[2]。自20世紀(jì)60年代初以來，激光以其高亮度和強指向性被廣泛應(yīng)用于激光雕刻、距離測量、高精度檢測、光信息處理和光通信等各個領(lǐng)域。而根據(jù)不同的要求，激光器的分類方法也有很多種。在選擇激光作為高精度測量系統(tǒng)中照射光源時，還需進一步提高其準(zhǔn)直性REF_Ref9735\w\h[2]。激光束的橫截面強度分布為高斯函數(shù)，因此光學(xué)器件的性能受到衍射的嚴(yán)重限制。此外，由于激光輸出幾乎是單色的，因此光學(xué)器件無需考慮色差。此外，激光的密度很高還具有很強的光強，光學(xué)材料中的缺陷（如氣泡、條紋、砂眼等）導(dǎo)致對散射影響很大。因此，在制備光學(xué)系統(tǒng)時需要使用質(zhì)量高的光學(xué)材料REF_Ref18003\w\h[32-REF_Ref18013\w\h35]。一般地，工業(yè)上所使用的半導(dǎo)體激光器的波長為1064nm、808nm、532nm，由于在測量裝置中，光學(xué)成像系統(tǒng)是在可見光的條件下工作的，所以選擇波長為532nm的半導(dǎo)體激光器作為光源REF_Ref9735\w\h[2]。遠心光路成像原理遠心光學(xué)元件用于工業(yè)計量和機器視覺領(lǐng)域的各種測量和應(yīng)用校準(zhǔn)REF_Ref16818\w\h[17、REF_Ref18105\w\h36REF_Ref18124\w\h-40]。由于遠心光路特有的優(yōu)點使得其在各種檢測方法中脫穎而出，所以，在一系列零件使用光學(xué)系統(tǒng)進行在線檢測時，為了保證零件的檢測結(jié)果，我們一般都會選擇使用遠心光學(xué)系統(tǒng)REF_Ref18160\w\h[41-REF_Ref18163\w\h42]。在測量中視差是存在的，遠心光學(xué)系統(tǒng)的畸變和遠心度等客觀條件也會影響測量準(zhǔn)確性。因此，在設(shè)計遠心成像系統(tǒng)時，必須努力全面考慮并盡量減少各種因素對測量精度的影響。視差通常情況下，我們在測量物體時，會將物體表面固定在某一位置，并利用光學(xué)成像系統(tǒng)對其進行聚焦，從而使像平面和標(biāo)尺平面完全一致，但利用這種方法使像平面和標(biāo)尺平面絕對一致是不可能的，因此仍會存在一定的誤差，這種現(xiàn)象就是我們所說的“視差”REF_Ref9735\w\h[2]。視差引起的測量誤差可以由圖來客觀描述。圖中，P1PP2是物鏡的出瞳，B1B2是光學(xué)成像測量的物體，即B1B2是一個像平面，M1M2是刻度尺的平面，從圖中可以清楚地看出，刻度尺的平面與在刻度尺平面上的投影之間有一定的距離。像刻度平面上的投影B1B2，在識別色散極限時小于光斑M1M2，實際上在刻度上讀出的長度就是M1M2。如圖3-1所示，M1M2的尺寸與讀出的B1B2的實際尺寸之間明顯存在恒定的測量誤差。同時，可以非常直觀地看出，測量誤差的大小取決于視差和光束對光軸的傾角，并且它們之間成正比關(guān)系，即視差和夾角越大，誤差就會越大REF_Ref18313\w\h[43-REF_Ref18317\w\h44]。圖3-1視差造成測量誤差示意圖雙遠心光學(xué)系統(tǒng)隨著精密儀器檢測技術(shù)的持續(xù)進步，對測量精度的要求也日益提高。當(dāng)物體表面發(fā)生移動時，無論是物方遠心光學(xué)系統(tǒng)還是像方遠心光學(xué)系統(tǒng)均無法滿足高精度測量的要求，從而引發(fā)問題。為了解決這一問題，人們利用這兩種系統(tǒng)構(gòu)建了一種雙遠心成像光學(xué)系統(tǒng)，也稱為物像方遠心光學(xué)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)融合了物方遠心光路和像方遠心光路的優(yōu)勢，同時避免了在高精度測量過程中可能產(chǎn)生的測量誤差。它匯集了遠距離物體遠程光路和圖像遠程光路的優(yōu)點，同時還能規(guī)避在高精度測量時遠距離物體遠程光路和圖像遠程光路可能帶來的測量誤差。雙遠心光學(xué)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于光學(xué)測量系統(tǒng)中。如圖3-2所示為基本雙遠心光路系統(tǒng)示意圖：圖3-2基礎(chǔ)雙遠心系統(tǒng)示意圖物像方遠心光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計本鏡頭模組采用雙遠心系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計，其光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)：工作范圍為可見光波段；系統(tǒng)包含7面球面透鏡；物方線視場：2y=60mm；工作距離：100mm；畸變小于0.1%；遠心值小于0.02；MTF值大于0.4。根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)的F數(shù)取F#=8。經(jīng)過廣泛文獻調(diào)研，大多數(shù)雙遠心鏡頭的設(shè)計流程都是先構(gòu)建一個優(yōu)化的像方遠心系統(tǒng)，然后通過結(jié)構(gòu)的對稱變換得到物方遠心系統(tǒng)，或者重新設(shè)計一個物方遠心系統(tǒng)。最終，將物方遠心光路和像方遠心光路結(jié)合起來，形成雙遠心光路。本次設(shè)計是直接將一個普通系統(tǒng)優(yōu)化成雙遠心光路REF_Ref18385\w\h[45]。首先在系統(tǒng)自帶的鏡頭模組數(shù)據(jù)庫中選取一基礎(chǔ)雙遠心系統(tǒng)，設(shè)置其半物高為30mm，F(xiàn)#=8,波長設(shè)置為可見光波段，然后根據(jù)其光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)更改鏡頭模組各個鏡片的曲率半徑、厚度及玻璃材料等相關(guān)參數(shù)。在此系統(tǒng)中遠心度是很重要的指標(biāo)。優(yōu)化遠心度，先在ZEMAX中設(shè)計物方遠心，即在系統(tǒng)孔徑中勾選遠心物空間。經(jīng)過基本設(shè)計過程之后，得到系統(tǒng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，光路系統(tǒng)的質(zhì)量示意圖如3-4、3-5所示：圖3-3中期二維結(jié)構(gòu)示意圖圖3-4中期MTF曲線示意圖圖3-4中期場曲/畸變示意圖在光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評估中，MTF曲線是一個重要的評價指標(biāo)之一。MTF曲線被廣泛用于評估光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。MTF曲線越高，表示光學(xué)系統(tǒng)對高空間頻率的物體細節(jié)有更好的傳遞能力，從而可以獲得更高的圖像分辨率和對比度，它可以用來評價光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量、作為設(shè)計優(yōu)化依據(jù)、校正和優(yōu)化參考以及標(biāo)準(zhǔn)化參考。在光學(xué)系統(tǒng)評估中，查看點列圖是一種通常用于評估像差的方法。在這個光學(xué)設(shè)計中，點列圖可用來評估系統(tǒng)的像差情況。點列圖越接近理想點列圖，表示光學(xué)系統(tǒng)的像差越小。根據(jù)該光學(xué)設(shè)計的應(yīng)用場景，可以選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL和視場角進行分析。通過分析點列圖，可以得到光學(xué)系統(tǒng)的像差情況，包括球差、色差、像散等。場曲畸變是一種光學(xué)系統(tǒng)的像差，通常由于光學(xué)元件的曲率半徑不同或者光路長度不同等原因引起。在該光學(xué)設(shè)計中，場曲畸變可以用來評估光學(xué)系統(tǒng)在視場范圍內(nèi)的成像效果。場曲畸變越小，表示光學(xué)系統(tǒng)的成像效果越好。根據(jù)該光學(xué)設(shè)計的應(yīng)用場景，可以選擇適當(dāng)?shù)囊晥鼋沁M行分析。通過分析場曲畸變圖，可以得到光學(xué)系統(tǒng)在視場范圍內(nèi)的成像效果，并確定是否存在場曲畸變等問題。而經(jīng)過基本的光學(xué)設(shè)計后，系統(tǒng)的各項參數(shù)并未達到所需指標(biāo)；二維光路結(jié)構(gòu)示意圖中光路及鏡片模組已初步成形。盡管經(jīng)過簡單的參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化，MTF曲線呈現(xiàn)出較好的趨勢，但30mm和21mm子午線以及30mm孤矢線仍未達到要求的OTF模值。其他曲線雖然恰好控制在所設(shè)定的范圍內(nèi)，但整體而言仍有改進空間。場曲和畸變在經(jīng)過簡單的調(diào)整后得到有效控制。然而，綜合考慮整體情況，發(fā)現(xiàn)該光路系統(tǒng)并不符合本次光學(xué)設(shè)計的初衷，因此有必要進行進一步優(yōu)化。光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置各類操作數(shù)操作數(shù)在Zemax光學(xué)設(shè)計中扮演著至關(guān)重要的角色，它們通過參數(shù)調(diào)節(jié)與優(yōu)化、快速迭代與模擬、自動化優(yōu)化以及提供靈活性與可控性等方式，幫助工程師有效地優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，提高其性能和成像質(zhì)量。ZEMAX操作數(shù)的重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：參數(shù)調(diào)節(jié)與優(yōu)化：操作參數(shù)允許工程師在光學(xué)設(shè)計過程中對光學(xué)系統(tǒng)的各項參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化。透過調(diào)節(jié)這些參數(shù)，可以變更光學(xué)元件的位置、曲率、厚度等方面，以提升光學(xué)系統(tǒng)的性能?？焖俚c模擬：操作數(shù)的設(shè)置使得工程師能夠快速進行多次迭代和模擬，以找到最優(yōu)的設(shè)計方案。通過調(diào)整操作數(shù)并進行模擬，工程師可以快速評估不同參數(shù)對光學(xué)系統(tǒng)性能的影響，從而指導(dǎo)優(yōu)化方向。自動化優(yōu)化：Zemax提供了多種優(yōu)化算法，可以自動調(diào)整操作數(shù)以實現(xiàn)特定的優(yōu)化目標(biāo)。工程師可以設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，并選擇合適的優(yōu)化算法，讓Zemax自動調(diào)整操作數(shù)，以達到最佳的光學(xué)系統(tǒng)性能。靈活性與可控性：

操作數(shù)的設(shè)置提供了光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和可控性。工程師可以根據(jù)具體需求調(diào)整操作數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進行精細的調(diào)優(yōu)，以滿足不同應(yīng)用場景的要求。針對工業(yè)激光加工的緊湊型雙遠心鏡頭的各項指標(biāo)，以及參考初步設(shè)計出來的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，首先用操作數(shù)RANG（指定光線與局部坐標(biāo)軸Z的夾角）控制像方遠心，目標(biāo)為0，歸一化視場坐標(biāo)Hy分別給定0.5、0.7、1，可以得到很好的遠心度。如圖4-1所示為該操作數(shù)示意圖。圖4-1像方遠心操作數(shù)示意圖優(yōu)化畸變。畸變也是該系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，所以在進行系統(tǒng)優(yōu)化時，首先就應(yīng)該考慮到對畸變的控制。加入操作數(shù)DISC并設(shè)置目標(biāo)為0，控制優(yōu)化TV畸變，同時加入操作數(shù)PMAG，控制系統(tǒng)放大倍率。如圖4-2所示為該操作數(shù)設(shè)置圖。圖4-2控制畸變和放大倍率操作數(shù)示意圖優(yōu)化像差。在光學(xué)系統(tǒng)對遠心度和畸變優(yōu)化設(shè)置完成之后，需要觀察各個像差曲線的變化，并對那些變化顯著的像差進行操作數(shù)的控制。在優(yōu)化過程中，若觀察到場曲值和像散值的增大，可以在優(yōu)化函數(shù)編輯框中輸入操作數(shù)FUCR（確定波長產(chǎn)生的主要場曲貢獻值）、FCGS（弧失場曲）、FCGT（子午場曲）、ASTI（確定波長產(chǎn)生的主要像散貢獻值）。如圖4-3所示為該操作數(shù)設(shè)置圖。圖4-3控制像散和場曲操作數(shù)示意圖在設(shè)置好基本的優(yōu)化操作數(shù)后，進行優(yōu)化?？吹組TF曲線并不理想，應(yīng)對MTF整體的提升操作，需要對每一視場的子午或弧矢在某些空間頻率處的調(diào)制傳遞函數(shù)值進行優(yōu)化。如圖4-4所示為該操作數(shù)設(shè)置圖。圖4-4控制MTF操作數(shù)示意圖開始系統(tǒng)優(yōu)化優(yōu)化是Zemax光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的一步，因為它可以提高光學(xué)系統(tǒng)的性能，節(jié)省時間和金錢，增加設(shè)計的可靠性和靈活性，提高設(shè)計質(zhì)量和精度。因此，優(yōu)化是光學(xué)設(shè)計過程中必不可少的一步。其重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面提高光學(xué)系統(tǒng)性能：優(yōu)化可以調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的各種參數(shù)，以獲得最佳圖像質(zhì)量和性能。例如，可以通過優(yōu)化操作數(shù)來改變光學(xué)元件的位置、曲率和厚度等參數(shù)，從而優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)的性能。節(jié)省時間和成本：通過優(yōu)化可以快速找到最佳光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，從而節(jié)省設(shè)計和生產(chǎn)成本。同時，它還能減少試錯步驟，提高設(shè)計效率，節(jié)省時間和資源。提高設(shè)計可靠性：通過優(yōu)化可以找到最佳光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方案，并驗證其可行性和穩(wěn)定性。這就提高了設(shè)計的可靠性和穩(wěn)定性，降低了設(shè)計風(fēng)險。提高設(shè)計靈活性：優(yōu)化使工程師能夠提高光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的靈活性。通過優(yōu)化可以調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，以滿足不同應(yīng)用場景的要求。這就提高了光學(xué)系統(tǒng)的適用性和可擴展性。提高設(shè)計質(zhì)量：通過優(yōu)化可以找到最佳的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方案，提高設(shè)計質(zhì)量和精度。這可以提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量和性能，增強其競爭力。光學(xué)優(yōu)化包括設(shè)置相關(guān)操作數(shù)，然后在鏡頭數(shù)據(jù)接口中將需要優(yōu)化的數(shù)據(jù)作為變量逐步設(shè)置。在優(yōu)化階段設(shè)置變量是Zemax光學(xué)設(shè)計中非常重要的一步。數(shù)據(jù)變量的設(shè)置方式因工程師而異，但根據(jù)我的個人經(jīng)驗，以下幾點必須牢記選擇正確的變量類型：在Zemax中可以設(shè)置多種類型的變量，包括透鏡參數(shù)、光學(xué)特性和系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計需要選擇合適的變量類型。設(shè)置變量范圍：設(shè)置變量的取值范圍，使其不超出實際情況?？筛鶕?jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灁?shù)據(jù)設(shè)定變量的取值范圍。設(shè)置變量的步長：設(shè)置變量的步長，以便在優(yōu)化過程中逐步調(diào)整變量值。步長過大可能會錯過最優(yōu)解，而步長過小又會增加計算復(fù)雜度。避免冗余變量：設(shè)置過多冗余變量會增加計算復(fù)雜度，并可能導(dǎo)致優(yōu)化結(jié)果不穩(wěn)定。考慮變量之間的相關(guān)性：設(shè)置變量時，應(yīng)考慮變量之間的相關(guān)性。有些變量可能會相互影響，因此應(yīng)全面考慮。光學(xué)設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)如圖4-5所示，光路系統(tǒng)如圖4-6、4-7所示。圖4-5物像方遠心光路系統(tǒng)參數(shù)示意圖圖4-6二維光路系統(tǒng)示意圖圖4-7三維光路系統(tǒng)示意圖光學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（MTF）如圖所示，由圖4-8可知，在經(jīng)過設(shè)置操作數(shù)和優(yōu)化之后，系統(tǒng)MTF值比較接近衍射極限，符合成像系統(tǒng)設(shè)計要求。圖4-8傳遞函數(shù)曲線示意圖由傳遞函數(shù)曲線可以看出，在空間截止頻率為77.5lp/mm時，各視場的OTF模值均高于0.4，說明鏡頭的成像質(zhì)量良好，滿足設(shè)計要求。圖4-9、圖4-10分別為系統(tǒng)光程差與點列圖：圖4-9光程差曲線示意圖圖4-10點列圖示意圖點擴散圖通過光線在像面上的聚焦程度來評估系統(tǒng)的成像質(zhì)量。根據(jù)圖示，幾乎所有光線都集中在艾里斑區(qū)域內(nèi)，基本符合成像要求，圖中顯示系統(tǒng)具有一定的像差。場曲畸變圖如圖4-11。圖4-11場曲/畸變曲線示意圖場曲是一個重要的參數(shù)，用來評估成像質(zhì)量，它反映了像面的曲率程度。根據(jù)圖示，場曲校正在0.1毫米以下，符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；畸變對成像質(zhì)量沒有影響，但其大小會影響成像的準(zhǔn)確性。通過優(yōu)化校正，系統(tǒng)畸變在0.1%以下，達到設(shè)計要求。圖4-12能量集中度曲線示意圖圈入能量分數(shù)是用于描述光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的一個重要參數(shù)。它表示有多少入射光束能量被截留在特定圖像平面上的特定圓形區(qū)域內(nèi)。能量捕獲率由圓形區(qū)域（通常稱為“捕獲圓”）的半徑定義，能量捕獲率表示捕獲在圓內(nèi)的光束總能量的百分比。這通常用百分比來表示，例如，圓的能量分數(shù)為80%意味著圓內(nèi)的光束能量占總光束能量的80%。圈能分數(shù)是一個重要的光學(xué)參數(shù)，因為它可以用來描述光學(xué)系統(tǒng)的分辨率和成像質(zhì)量。圈內(nèi)能量分數(shù)越高，光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量越好，分辨率越高。在可見光波段，5微米處的環(huán)入能量分數(shù)約為0.8，環(huán)入能量分數(shù)為0.8意味著大部分光能可以被傳輸，這意味著系統(tǒng)具有高透射率、低能量損失和良好的成像質(zhì)量。系統(tǒng)具有高透射率、低能量損耗和良好的成像質(zhì)量。單色波長532nmZemax在可見光波段和激光波段的光學(xué)設(shè)計存在一些差異，主要體現(xiàn)在對透鏡模塊成像質(zhì)量的要求上。在可見光波段，鏡頭模塊的成像質(zhì)量要求通常更為嚴(yán)格?？梢姽獠ǘ蔚墓獠ㄩL較短，對光學(xué)系統(tǒng)的成像性能要求較高。因此，在可見光波段，必須考慮色差、像差和畸變等光學(xué)因素，以確保鏡頭模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量成像。在激光波段，光波長通常較長，對光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的要求相對較低。激光波段的光學(xué)設(shè)計重點在于優(yōu)化激光的聚焦、傳輸和衍射特性，使其能夠在系統(tǒng)中有效傳輸和聚焦，并實現(xiàn)所需的處理或測量任務(wù)。因此，可見光波段和激光波段的光學(xué)設(shè)計在圖像質(zhì)量要求和優(yōu)化重點方面略有不同，必須根據(jù)具體的應(yīng)用要求和光學(xué)特性進行設(shè)計和優(yōu)化。該光學(xué)成像系統(tǒng)是在環(huán)境為可見光波長的條件下進行設(shè)計的，在選取光源時，選擇的是波長為532nm的激光，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)在單色波長532nm的條件下進行成像時，其成像質(zhì)量如下圖4-13所示：圖4-13傳遞函數(shù)曲線示意圖（532nm）圖4-14場曲/畸變示意圖（532nm）圖4-15點列圖示意圖（532nm）由圖4-13、圖4-14、圖4-15可以看出，與可見光條件下的成像質(zhì)量相比，在單色波長532nm條件下光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量變化不大，其中傳遞函數(shù)相對而言有了一定的提高。在此基礎(chǔ)上相比可見光光路的場曲降低，而畸變也控制在0.1%左右，符合光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計要求。單色波長632.8nm在選擇了另一種常用的632.8nm的HeNe激光器后，在此光源下通過光學(xué)系統(tǒng)成像的成像質(zhì)量如下：圖4-16傳遞函數(shù)曲線示意圖（632.8nm）圖4-17場曲/畸變示意圖（632.8nm）圖4-18點列圖示意圖（632.8nm）由圖4-16、圖4-17、圖4-18可以看出，與可見光條件下的成像質(zhì)量相比，在單色波長632.8nm條件下光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量變化不大，相對而言，成像質(zhì)量略微下降，但也滿足了工業(yè)激光加工要求。綜合上述文章，這個光學(xué)系統(tǒng)是在可視光線條件下設(shè)計的，這樣可以采用白光作為光源進行加工操作，同時也能采用特定波長激光（532nm和632.8nm）作為光源進行加工，并且也能有較好的成像質(zhì)量。賽德爾系數(shù)賽德爾系數(shù)是由法國光學(xué)家賽德爾提出的一種光學(xué)評價指標(biāo)，它綜合考慮了光學(xué)系統(tǒng)在各種條件下的成像質(zhì)量，用于描述光學(xué)系統(tǒng)在理想條件下與實際成像之間的差異。典型的賽德爾系數(shù)包括球差、像差、散射、色差等。球差是光線經(jīng)過球面透鏡或鏡片時產(chǎn)生的像差，導(dǎo)致不同位置的焦點位置不同；像差指光線聚焦于非理想的像點，產(chǎn)生圖像模糊或失真；散射是光線在透明介質(zhì)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)和分散的現(xiàn)象；色差則是不同波長的光線在透鏡或鏡片中折射角度不同，導(dǎo)致不同顏色成像位置不同。在Zemax軟件中，賽德爾系數(shù)可以通過模擬光線傳播和成像過程來計算。通過分析賽德爾系數(shù)，工程師可以快速了解光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，并識別可能存在的像差來源。這有助于優(yōu)化光學(xué)設(shè)計，提高系統(tǒng)性能，確保實際成像效果符合預(yù)期。總之，賽德爾系數(shù)是評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要指標(biāo)，在Zemax軟件中扮演著關(guān)鍵角色。通過對賽德爾系數(shù)的分析和優(yōu)化，可以提高光學(xué)系統(tǒng)的成像精度和性能，滿足實際應(yīng)用需求。在檢驗完賽德爾系數(shù)之后，光學(xué)設(shè)計參數(shù)都設(shè)置正確，各項指標(biāo)也都達到了預(yù)期的設(shè)定?？偨Y(jié)在起初就想選擇一個與人們生活密切相關(guān)的方向，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)一些比較實用的功能。經(jīng)過研究，看到工業(yè)激光加工多年來的發(fā)展以及生產(chǎn)對人們生活的重要性，我最終選擇了這個課題作為畢業(yè)論文的題目。工業(yè)激光加工是一種高效、精密的加工方法，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。緊湊型雙遠心透鏡是工業(yè)激光加工中最重要的光學(xué)元件之一，其設(shè)計優(yōu)化對確保激光加工的精度和穩(wěn)定性具有重要意義。本文重點討論了緊湊型雙遠心透鏡光學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括光學(xué)元件的選擇、透鏡遠心度的優(yōu)化、光路的優(yōu)化、光學(xué)參數(shù)的優(yōu)化、材料的選擇和耐熱設(shè)計以及成像質(zhì)量的優(yōu)化等。首先，光學(xué)元件的選擇是緊湊型雙遠心鏡頭設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。合適的光學(xué)元件可以有效地控制激光束的傳輸和成像，從而提高加工精度和效率。通常情況下，緊湊型雙遠心鏡頭采用的光學(xué)元件主要包括透鏡、棱鏡等。這些元件的選擇應(yīng)根據(jù)激光加工的具體要求和系統(tǒng)的特點進行合理搭配，以實現(xiàn)最佳的加工效果。其次，優(yōu)化透鏡的遠心是設(shè)計緊湊型雙遠心透鏡的另一個重要問題。透鏡遠心度是指透鏡在不同入射角度下聚焦位置的一致性。在激光加工中，優(yōu)化透鏡的遠心對激光束的穩(wěn)定性和精確性至關(guān)重要。為了優(yōu)化透鏡的遠心，可以使用雙遠心透鏡設(shè)計。這意味著透鏡前后有兩個遠心點，可以實現(xiàn)更好的光收集和更高的加工精度。光路設(shè)計也是緊湊型雙遠心鏡頭設(shè)計的一個重要因素。光路設(shè)計時必須考慮到光傳輸和圖像處理中的缺陷，如散光和色差，并通過選擇和優(yōu)化適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件來解決這些問題。此外，在設(shè)計光路時還必須考慮光路的長度和復(fù)雜性，以實現(xiàn)緊湊、高效和穩(wěn)定的處理系統(tǒng)。光學(xué)參數(shù)優(yōu)化是緊湊型雙遠心鏡頭設(shè)計的另一個重要方面。光學(xué)參數(shù)優(yōu)化包括調(diào)整鏡頭焦距、光圈、視角、像差和畸變等參數(shù)，以達到最佳成像效果和加工精度。鏡頭焦距的選擇應(yīng)根據(jù)加工材料的特性、激光波長和加工要求進行優(yōu)化。光圈的選擇應(yīng)考慮激光光束直徑和焦點效應(yīng)等因素。視角的選擇必須根據(jù)加工區(qū)域的大小和形狀進行優(yōu)化?？刂葡癫詈突兪谴_保圖像質(zhì)量和加工精度的重要因素，需要通過選擇和優(yōu)化適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件來解決這些問題。材料選擇和熱設(shè)計也是設(shè)計緊湊型雙遠心鏡頭時需要考慮的問題。在激光加工過程中，光學(xué)器件必須能夠承受高溫和高能量激光束，因此材料選擇和耐熱設(shè)計對于確保透鏡的穩(wěn)定性和使用壽命至關(guān)重要。緊湊型雙遠心透鏡通常使用的材料包括石英、硅、ZnSe和Ge。耐熱設(shè)計必須考慮到透鏡的散熱和冷卻，以確保透鏡在高能激光束下的穩(wěn)定性和使用壽命。最后，圖像質(zhì)量優(yōu)化是緊湊型雙遠心鏡頭設(shè)計中的一個重要因素。圖像質(zhì)量優(yōu)化包括優(yōu)化分辨率、對比度、圖像平整度、圖像曲率和其他參數(shù)，以達到最佳圖像效果和處理精度。分辨率的優(yōu)化應(yīng)基于處理要求和激光波長等因素。對比度的優(yōu)化應(yīng)通過選擇和優(yōu)化適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)濾光片來實現(xiàn)。像面直線度和像面曲率控制是保證圖像質(zhì)量和處理精度的重要因素，應(yīng)通過選擇和優(yōu)化合適的光學(xué)元件來解決。綜上所述，緊湊型雙遠心鏡頭的光學(xué)設(shè)計方案應(yīng)考慮幾個重要因素，包括光學(xué)元件的選擇、鏡頭遠心度的優(yōu)化、光路設(shè)計、光學(xué)參數(shù)優(yōu)化、材料選擇、耐熱設(shè)計和圖像質(zhì)量優(yōu)化。通過合理的設(shè)計和優(yōu)化，可以達到最佳的加工效果和穩(wěn)定性，為工業(yè)激光加工技術(shù)的發(fā)展做出貢獻。

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