超大孔径摄像镜头设计

800 万像素手机镜头的zemax设计2012.03.13 评论关闭 4,757 views目录[隐藏], 1引言, 2, 感光器件的选取, 3, 设计指标, 4, 设计思路, 4.1,(, 材料选取, 4.2,(, 初始结构选取, 4.3,(, 优化过程, 5, 设计结果, 5.1,(, 光学调制传递函数, 5.2,(, 点列图, 5.3,(, 场曲和畸变, 5.4,(, 色差和球差, 5.5,(, 相对照度, 6, 公差分析, 7, 结论随着手机市场对高像素手机镜头的需求增大，利用,,,,,光学设计软件设计一款大相对孔径,,,万像素的广角镜头。

该镜头由,片非球面玻璃镜片，,片非球面塑料镜片，,片滤光镜片和,片保护玻璃构成。

镜头光圈值,为,(,,，视场角,ω为,,?，焦距为,(,,,,，后工作距离为,(,,,。

采用,,,，,, 公司的,,,,,,,型号,,,万像素传感器，最大分辨率为,,,,×,,,,，最小像素为,(,μ,。

设计结果显示:各视场的均方根差(,,,)半径小于,(,μ,，在奈奎斯特频率,,,处大多数视场的,,,值均大于,(,，畸变小于, ,，,, 畸变小于,(, ,。

关键词:手机镜头;光学设计;,,,万像素;,,,,,引言手机镜头的研发工作始于,,世纪,,年代，世界上第一款照相手机是由夏普,,,,,,(现在的日本沃达丰)在,,,,年推出的,,,,,手机，它只搭载了一个,,万像素的,,,,数码相机镜头。

随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。

,,,,年,月,,日夏普制造了,,,万素的,,,,,，目前照相手机的市场占有率几乎是,,,,，特别是带有高像素,,、,,、,,、,, 的镜头就成为镜头研发的热点,,,。

目前,,,万像素的手机市场占有率还不是太多，但随着人们对高端手机的需求量越来越大，,,,万像素手机肯定是主流趋势。

鉴于此，在选用合理初始结构的基础上，优化出了一款,,,万像素的手机镜头。

大视场光学系统设计
大视场光学系统是指适用于视角范围广泛的摄影、遥感、医学成像等应用场合的光学系统。

它可以提供高质量的图像，同时在更大的范围内保持较好的光学性能。

下面将介绍大视场光学系统的设计原理和常用的优化方法。

设计原理
大视场光学系统的设计需要考虑以下几个方面的因素：
1.镜头参数的选择：为了满足大视场的要求，需要选择较大的视角和宽广的视场。

镜头类型也需要根据具体应用场合进行选择。

2.光学元件的设计：光学元件的设计应该针对大视场进行优化。

对于非球面透镜，合理设计会显著提高光学性能。

3.光线追迹技术：为保证大视场光学系统的高质量，需要使用光线追迹技术进行优化，识别并排除光线传递过程中产生的像点附近的偏移或畸变。

常用优化方法
1.大覆盖距离：实际上，大覆盖距离优化是一个基于不同光学环节的设计指标。

在实际设计中，我们需要将不同部分的优化结合在一起，如减小曲面像点偏移等。

2.光学元件选材：选择正确的光学元件材料是保证大视场光学系统高分辨成像及色彩保真度的前提。

需要在选择合适材料的同时，充分考虑镜头的成像质量及相机结构因素。

3.非球面透镜设计：非球面透镜的设计是一项关键的方法，这种方法可以显著减少透镜产生的色差及像差，从而达到提高大视场成像质量的目的。

总之，大视场光学系统设计需要考虑多种因素，包括镜头参数的选择、光学元件的设计，以及光线追迹技术等等。

准确的设计和优化方法是保证大视场光学系统高质量成像的关键。

设计大孔径小视场非球面通过工程光学的学习，我们知道大孔径小视场的球面单透镜，其像差大得难以忍受，对于球面单透镜而言这是难以解决的问题。

不过随着非球面的出现，这已经不再是难题。

下面我们使用ZEMAX 软件设计一个非球面单透镜。

1.计算并输入初始透镜数据假设用BK7玻璃（n d =1.516800，v d =64.167336）来设计一个焦距f ′=50mm ，相对孔径D/f ′=1/1，视场2w =2o 的单透镜，首先使用薄透镜光焦度公式Ф=(n -1)(ρ1-ρ2)估算出透镜的曲率半径（双面等凸）约为50mm 和-50mm [5]。

然后运行ZEMAX 。

主屏幕会显示镜片数据编辑表（LDE ）。

首先我们需要为镜片定义一个孔径。

由于焦距f ′=50mm ，相对孔径D/f ′=1/1，所以孔径取50mm 。

点击快捷键“Gen ”，出现“通常数据（General Data ）”对话框，单击“孔径值（Aper Value ）”一格，出现“入瞳直径（Entrance Pupil Diameter ）” 对话框，输入值：50。

下来注意到在LDE 中显示的有三个面：物平面（OBJ ）、光阑面（STO ）、像平面（IMA ）。

对于透镜来说，我们共需要五个面：物平面、光阑面、前镜面、后镜面和像平面。

移动光标到像平面的“无穷（Infinity ）”之上，按INSERT 键两次，插入2和3面。

输入透镜半径和使用的玻璃，注意缺省的单位是毫米。

透镜厚度先填入0，即薄透镜状态，可以看到ZEMAX 底框中EFFL 约为50mm ，说明薄透镜曲率半径的计算结果正确，但透镜厚度为零的镜片在现实中是找不到的，所以输入厚度25mm 来进行设计。

接着我们为系统输入波长。

点击主窗口上方的快捷键“Wav ”，屏幕中间会弹出一个“波长数据（Wavelength Data ）”对话框，填入0.5875618（缺省的单位是微米），权重为1，然后按“OK ”键退出。

800万像素手机广角镜头设计李航;颜昌翔【摘要】为了满足市场对高像素手机广角镜头的需求，设计出一款800万像素大相对孔径的手机广角镜头。

该手机镜头由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成，镜头的光圈值F为2.45，视场角为80°，采用Omnivision公司的OV8850型号800万像素CMOS图像传感器，最大分辨率为3280 pixel ×2464 pixel，CMOS图像传感器的像素尺寸为1.1μm，奈奎斯特频率为454 lp／mm。

设计结果显示，镜头在1／2奈奎斯特频率处，0.7视场内的MTF值均大于0.48，全视场的MTF值大于0.38；在奈奎斯特频率处，0.7视场内的MTF值大于0.15；最大畸变小于2％，因此可获得优良的成像质量。

%In order to meet the requirement of mobile phone market on the wide-angle and high-pixel mobile phone lens , a wide-angle and 8 mega-pixel mobile phone lens is designed .The mobile phone lens are com-posed of 4 plastic aspheric lens and an IR filter , and the F-number is 2.45 and FOV is 80.The sensorOV8850 made by Omnivision with 8 mega pixels, maximum resolution of 3 280 pixel ×2 464 pixel, pixel size of 1.1μm, and Nyquist sampling frequency of 454 lp/mm.The design result shows that the MTF value is lar-ger than 0.48 at 1/2 Nyquist sampling frequency in the 0.7 fields of view ( FOV) , and the MTF of FOV is lar-ger than 0.38 .The MTF value in 0.7 FOV is larger than 0.15 at Nyquist sampling frequency and the distor-tion is less than 2%.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P456-461)【关键词】手机镜头;光学设计;ZEMAX;800万像素;广角【作者】李航;颜昌翔【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.91 引言自2000年日本夏普公司推出全球首款照相手机以来，照相手机受到市场的极大欢迎［1］。

现代光学镜头设计方法与实例现代光学镜头设计方法与实例随着相机技术的不断发展,光学镜头的设计也变得越来越重要。

现代光学镜头设计方法采用了先进的光学理论和计算机模拟技术,可以精确地设计各种形状和大小的镜头。

以下是一些现代光学镜头设计的方法和应用实例。

1. 有限元分析(FEA)有限元分析是一种计算机辅助设计方法,可以用于分析镜头的几何形状和光学性能。

通过使用FEA,设计师可以计算出镜头的各个部分的尺寸和形状,以及它们对光线的折射和散射的影响。

这些计算结果可以为设计师提供重要的设计参考。

2. 三维打印技术三维打印技术可以用于设计镜头的几何形状。

通过使用三维打印技术,设计师可以制作出精确的镜头形状,并将其打印在特殊的光学材料上。

这种技术可以制作出各种形状和大小的镜头,并且具有高精度和高强度。

3. 光学模拟技术光学模拟技术可以用于预测镜头的光学性能和光学特性。

通过使用光学模拟技术,设计师可以计算出镜头对不同光线的折射、散射和聚焦性能,以及在不同环境下的光学特性。

这种技术可以为设计师提供重要的设计参考,帮助他们设计出更加准确和优秀的镜头。

4. 现代光学设计软件现代光学设计软件可以用于自动化镜头设计。

这些软件通常具有广泛的镜头设计功能,包括计算镜头的尺寸、形状和性能。

这些软件可以帮助设计师快速设计出优秀的镜头,并且可以自动纠正设计错误。

现代光学镜头设计方法的应用非常广泛。

不仅可以用于相机和其他光学设备,还可以用于虚拟现实、增强现实和计算机视觉等领域。

随着计算机技术的不断发展,现代光学镜头设计方法的应用也将会越来越广泛。

基于ZEMAX的大视场投影镜头设计侯国柱;吕丽军;曹一青【摘要】For the problem about the design of large field-of-view(FOV) projection lens,a projection lens with large FOV was designed with ZEMAX through limiting the basic parameters and dimensions of the lens by various operating parameters. The optimization process was carried on by using lens frame. The main optical parameters are such that the focal length is 13.6 mm,the full FOV is 60°,the relative aperture is 1/1.6. From the result we can see that the absolute value of maximum distortion of full field lens is less than 3%,the maximum field curve is less than 0.06 mm,the modulation transfer function( MTF) of the whole FOV at 50 lp/mm is greater than 0.6,which is very closed to diffraction limit. The designed optical system is composed of 10 pieces of spherical lenses and has the advantages of compact structure and easy processing.%针对大视场投影镜头的设计问题,利用ZEMAX光学设计软件,通过各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制,并利用镜头架构的方式进行优化及大视场投影镜头的设计.其主要光学参量为:焦距为13.6 mm,全视场角为60°,相对孔径为1/1.6.设计结果表明:镜头的最大畸变量绝对值小于3% ,最大场曲小于0.06 mm,全视场MTF值在空间频率50 lp/mm时高于0.6,基本达到衍射极限.该镜头由10片球面镜组成,光学系统结构紧凑、易加工.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】5页(P742-746)【关键词】光学设计;ZEMAX;大视场;投影镜头【作者】侯国柱;吕丽军;曹一青【作者单位】上海电机学院工业技术中心,上海 201306;上海大学精密机械工程系,上海 200072;上海大学精密机械工程系,上海 200072;上海大学精密机械工程系,上海 200072【正文语种】中文【中图分类】TN202;TH703;O439超广角投影可以在有限的空间内以最短的距离投射出最大的清晰画面，成为当今以及未来实际应用中新的需求，被广泛应用于数字教学领域以及以边缘融合技术为基础的现代化数字展示工程领域，如多通道环幕电影、广告宣传、展览馆、博物馆、科技馆和美术馆等领域[1-3]。

探究大视场双远心工业镜头光学系统设计发布时间：2023-01-30T01:11:29.457Z 来源：《中国建设信息化》2022年第18期作者：郭号[导读] 长久以来，工业镜头是图像采集操作整个过程所需的一类关键性部件郭号东莞市普密斯精密仪器有限公司广东东莞 523000[摘要]长久以来，工业镜头是图像采集操作整个过程所需的一类关键性部件，将会影响着机器视觉实际性能，还会影响着后续各类信息数据的获取处理、识别检测各类产品等各项操作。

考虑到双远心镜头有着较小畸变、较大景深等优势，为今后更好地开展相关设计工作，鉴于此，本文主要探讨大视场的双远心工业镜头当中光学系统总体设计，仅供参考。

[关键词]工业镜头；双远心；大视场；光学系统；系统设计；前言：因大视场之下，对双远心工业镜头内部光学系统实施合理设计，可促使系统更具测量精度，故对大视场的双远心工业镜头当中光学系统总体设计开展综合分析较为必要。

1、关于双远心镜头概述双远心镜头，其呈较小畸变、较大景深，且放大倍率基本不变，有着较为广泛的应用范围。

双远心镜头与普通的工业镜头相比，其对于被测物体所产生离面位移及相机自热、相机传感装置平面位置小变化等，往往并不敏感[1]。

2、系统设计2.1在结构选定层面双远心系统设计实践中，需结合各项技术指标，从ZEMAX的专利库当中选定反远距结构为其初始结构，反远距物镜属于孔径较大、中等视场的一个摄影物镜。

在一定程度上，物镜内设分离的负正光组，其后作业距往往高于焦距，而反远距型的物镜光阑需置于正组之中，比较接近于整个像面，该光阑和前组间距远，轴外光束总体呈极大的入射高度，且轴外部的像差大，后组总体承担的孔径同样相对较大，致使视场因受前组发散所影响，呈缩小趋势[2]。

2.2在系统优化设计层面视场类型设为物高，选定30mm、21.21mm、0mm这三个视场，主波长设定D（587 nm），其余波长分别设定F（486 nm）、D（587 nm）、C（656 nm）。

zemax设计实例之手机镜头2012.03.13 评论关闭4,757 views随着手机市场对高像素手机镜头的需求增大，利用Ｚｅｍａｘ光学设计软件设计一款大相对孔径８００万像素的广角镜头。

该镜头由１片非球面玻璃镜片，３片非球面塑料镜片，１片滤光镜片和１片保护玻璃构成。

镜头光圈值Ｆ为２．４５，视场角２ω为６８°，焦距为４．２５ｍｍ，后工作距离为０．５ｍｍ。

采用ＡＰＴＩＮＡ公司的ＭＴ９Ｅ０１３型号８００万像素传感器，最大分辨率为３２６４×２４４８，最小像素为１．４μｍ。

设计结果显示：各视场的均方根差（ＲＭＳ）半径小于１．４μｍ，在奈奎斯特频率１／２处大多数视场的ＭＴＦ值均大于０．５，畸变小于２％，ＴＶ畸变小于０．３％。

关键词：手机镜头；光学设计；８００万像素；Ｚｅｍａｘ引言手机镜头的研发工作始于２０世纪９０年代，世界上第一款照相手机是由夏普ＪＰＨＯＮＥ（现在的日本沃达丰）在２００１年推出的ＪＳＨ０４手机，它只搭载了一个１１万像素的ＣＯＭＳ数码相机镜头。

随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。

２００３年５月２２日夏普制造了１００万素的ＪＳＨ５３，目前照相手机的市场占有率几乎是１００％，特别是带有高像素２Ｍ、３Ｍ、５Ｍ、８Ｍ的镜头就成为镜头研发的热点［１］。

目前８００万像素的手机市场占有率还不是太多，但随着人们对高端手机的需求量越来越大，８００万像素手机肯定是主流趋势。

鉴于此，在选用合理初始结构的基础上，优化出了一款８００万像素的手机镜头。

１感光器件的选取感光器件有ＣＣＤ（电荷耦合器件）和ＣＭＯＳ（互补金属氧化物半导体）两种。

ＣＭＯＳ器件产生的图像质量相比于ＣＣＤ来说要低一些，到目前为止，大多数消费级别以及高端数码相机都使用ＣＣＤ作为感光元件；ＣＭＯＳ感应器则作为低端产品应用于一些摄像镜头上，目前随着ＣＭＯＳ技术的日益成熟，也有一些高端数码产品使用ＣＭＯＳ器件。

ＣＭＯＳ相对于ＣＣＤ有很多优点，比如价格低、集成化程度高、体积小、质量轻、功耗低、无光晕、高读出速率等［６］。

传说中的神器！超大光圈顶级镜头介绍镜头是摄影系统的一个基本组成部分，没有镜头的相机顶多只是一个拥有着各种按钮的暗盒而已，完全失去了拍照的能力，所以长久以来在摄影圈子里面一直流传着这样一句话，你花了多少钱在机身上，那么就应该在镜头上花掉三倍的钱，而大光圈的顶级镜头常常成为朋友们下手的首选目标或者是梦寐以求的无上佳品。

在大口径镜头的行列中，还有这样一些最为稀少的镜头，他们的光圈口径冠绝全球，他们的身价也令一般人望而却步，更加令人发指的是，也许阻挡着你拥有这些镜头的所有障碍中，钱反而成了最容易解决的那个，就让我们一同走近这些传说中的神器，看看他们到底凭什么能身价如此高昂。

前言：为什么广角镜头光圈做不大在镜头设计当中，21mm以下焦距的超广角镜头是基本不可能做到超大光圈的，F2.8基本已经是极限了，很多焦距更短的超广角镜头甚至还会有一个非常非常小的光圈来确保效果，比如蔡司传奇的Hologon 16mm/F8在拥有了无人能及的光学素质的同时，付出的代价是光圈最大只有F8，而且发售时还配有原厂的一片中灰渐变镜配合，用以平衡中央和边缘光量。

之所以在超广角镜头中会出现这种光圈做不大的困境，简单的说来其实是由镜头这个成像系统本身的特性决定的。

如果我们把镜头简化成一简单的透镜，那么离轴光线在焦平面上的成像的照度与沿镜头光轴入射的光线在焦平面上成像的照度比与离轴光线光轴和镜头主轴的夹角ω余弦的四次方成正比，在光学设计中这个结论被称作Cos4法则。

那么这个Cos4法则又有什么意义呢？随着镜头的焦距不同视角就要发生变化，焦距越短视角越大，而根据那Cos4法则，随着视角的扩大到达焦平面单位面积上的光线的强度就要下降。

那么如果像28mm这样的广角镜头其视角约为72度，根据Cos4法则，视场边缘像点到达底片的光线不及视场中心像点成像亮度的50%，换句话说就是画面边缘的亮度比画面中心差至少一档光圈。

当然了，这样的镜头的光学性能是不能被接受的。

文章编号：1002-2082 (2021) 02-0223-06高清针孔镜头光学系统设计孙彦超，罗　锐，梁秀玲（医学光电科学与技术教育部重点实验室 福建省光子技术重点实验室 福建师范大学，福建 福州 350007）摘 要：安防监控镜头在保护人身及财产安全方面越来越重要，其中针孔镜头因其特殊的结构而被广泛运用。

利用ZEMAX 软件设计了一款用于公安取证，侦察，反恐及高温炉、工业检测等特殊场合的针孔镜头。

针对光阑前置这种失对称的光学系统，通过控制其像散、场曲、畸变等几何像差进行优化设计。

设计的镜头F 数为2，焦距为6 mm ，匹配1/4英寸CCD ，工作光谱为可见光波段，空间频率100 lp/mm 处全视场MTF ≥0.48，畸变≤±3%。

该设计结构简单，全部采用标准球面设计，光学总长小于22 mm ，处全视场MTF ≥0.48，畸变≤±3%。

该设计结构简单，全部采用标准球面设计，光学总长小于22 mm ，关键词：光学设计；针孔镜头；MTF ；畸变；公差分析中图分类号：TN202; O439 文献标志码：A DOI ：10.5768/JAO202142.0201003Design of high-definition pinhole lens optical systemSUN Yanchao ，LUO Rui ，LIANG Xiuling（Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology, Key Laboratory of Optoelectronics Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China ）Abstract ：Security and protection surveillance lens is becoming more and more important in protecting personal and property safety, among which the pinhole lens is widely used because of its special structure. A pinhole lens was designed by using ZEMAX software for special occasions such as police forensics,reconnaissance, anti-terrorism as well as high temperature furnace and industrial inspection, etc. Aiming at the asymmetric optical system with the diaphragm in front of, the geometrical aberrations such as astigmatism,field curvature and distortion were controlled to optimize the design. The F number of the designed lens is 2and the focal length is 6 mm. The lens matches 1/4 inch CCD, and the working spectrum is the visible light band, with the full field MTF ≥0.48 at space frequency 100 lp/mm and the distortion ≤±3%. The designed structure is simple, which adopts the standard spherical design. The optical total length is less than 22 mm,which means better processing technology and low production cost. The tolerance analysis of the lens was analyzed, and the results show that the optical system has reasonable tolerances, good overall performance, and is feasible for mass production.Key words ：optical design ；pinhole lens ；modulation transfer function ；distortion ；tolerance analysis引言随着社会的发展和科技的进步，在人民生活水平提高的同时，一系列社会不安定因素严重威胁着人民的人身和财产安全，因此很多国家也加大了对社会公共安全防范产业的资金投入和产品开发。

相对孔径为1：1镜头的光学系统设计
周华鹏;陈文建;唐绍凡
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2007(28)1
【摘要】介绍一种相对孔径为1:1的光谱摄像镜头.利用非球面光学表面将复杂化的Petzval型结构形式改进为3片结构,其主要光学参数f'=120 mm,F=1,τ≥90%,系统MTF=0.85时的成像质量所对应的空间频率大于20 lp/mm.结合非球面加工工程化研究需要对该镜头的结构进行优化,给出了多种像差曲线及MTF数据,并对未来可进行的进一步改进进行了探讨.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】周华鹏;陈文建;唐绍凡
【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;北京空间机电研究所,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】TN94
【相关文献】
1.大相对孔径紫外成像仪光学系统设计 [J], 崔穆涵;田志辉;周跃;章明朝;陈雪;李佳起;易翔宇
2.同轴大压缩比大相对孔径相机的光学系统设计 [J], 吕博;刘伟奇;董得义
3.大相对孔径长波红外离轴混合成像光学系统设计 [J], 王梓萤
4.紫外宽光谱大相对孔径光学系统设计 [J], 叶井飞;朱润徽;马梦聪;丁天宇;宋真真;
曹兆楼
5.结构紧凑型大相对孔径离轴两反自由曲面望远光学系统设计 [J], 周欣茹;宋华堂;朱润徽;宋真真;曹兆楼;郑改革;叶井飞
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集束最大扩孔直径全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：集束最大扩孔直径是指在一定条件下，通过集束光束投射到一个表面上，形成一个圆形光斑时的直径大小。

这个参数通常用来描述光束的焦斜度和光束聚焦度，对于光学成像系统的性能有着重要的影响。

在实际的光学系统设计和应用中，集束最大扩孔直径是一个十分重要的参数。

集束最大扩孔直径与光束的聚焦性能有着密切的联系。

通常情况下，光束的最大扩孔直径越小，表示该光束的聚焦性能越好，光斑越小，分辨率越高。

这对于需要高分辨率成像或者需要对目标进行高精度测量的应用来说是至关重要的。

在实际的光学系统设计中，为了达到更好的光束聚焦性能，设计者通常会采用一些优化措施，来尽量减小光束的最大扩孔直径。

这些优化措施可以包括优化光学元件的设计和加工工艺，选择更好的透镜材料，优化系统的光路布局等等。

集束最大扩孔直径还与光束的焦斜度有着密切的关系。

在光束的传输过程中，由于介质折射率的不均匀，光束的焦点位置可能会发生偏移，导致光束的最大扩孔直径增大。

这对于需要长距离传输的光学系统来说尤为重要，需要采取相应的措施来减小焦斜度，以保证光束的聚焦性能。

在一些特殊的应用场合中，光束的最大扩孔直径还可能会受到其他因素的影响。

比如在高功率激光器的应用中，由于光束的强度较大，可能会引起光学元件的热效应，导致光束的最大扩孔直径增大。

这就需要采取一些降低光束强度的措施，来保证系统的稳定性和性能。

集束最大扩孔直径是光学系统设计和应用中一个十分重要的参数，它直接影响着光束的聚焦性能和系统的性能。

设计者需要充分考虑各种因素，采取合适的优化措施，来尽量减小光束的最大扩孔直径，以达到更好的成像效果和测量精度。

在实际的应用中，需要根据具体的需求和条件，选择合适的光学元件和系统配置，来实现最佳的光束聚焦性能。

【2000字】第二篇示例：集束最大扩孔直径是现代工程学和材料科学领域中一个重要的研究课题。

在工程设计和制造过程中，我们常常需要利用集束最大扩孔直径来描述和评估材料的力学性能和工程特性。

革命性突破！哈佛大学成功研制纳米阵列“超级镜头”提到“超级”镜头，人们想到的可能是记者或者摄影爱好者手拿肩扛的“长枪短炮”，或者是显微镜甚至太空望远镜。

上面无论哪一种，都需要一系列的曲面透镜堆叠在一起以减少失真并解析出清晰的图像，这也是为什么高功率显微镜这么大，长焦镜头这么长。

这些曲面透镜的加工精密度要求很高，还需要镀膜，无论是相机发烧友的镜头还是科研设备显微镜，价格都极其昂贵。

今天介绍的“超级”镜头，却不是曲面透镜这种起源于19世纪的技术，而是真正的“超级镜头”。

这种登上《Science》封面的“超级镜头”，发明者是美国哈佛大学的Federico Capasso教授团队。

他们使用高纵横比的二氧化钛纳米阵列构成“超表面”以控制其中光波相互作用的方式，得到了数值孔径高达0.8的透镜，可在可见光谱范围内高效率工作，实现亚波长分辨率成像。

简单点说，就是一个比一张纸还要薄的透镜，可将图像放大170倍，而且图像质量还和当前世界上最先进的光学成像系统相当。

“我们设计的平面透镜具有高数值孔径（NA = 0.8），这意味着它可以将光线聚焦到一个直径小于光波长的点上，”Capasso实验室的博后、本文共同第一作者Mohammadreza Khorasaninejad博士说，“透镜聚焦光线的能力越强，得到图像的分辨率就可能会越高。

”图：通过”超级镜头“的光线被纳米阵列聚集在一起。

Capasso教授说，“这项技术的革命性在于它可在可见光谱范围内工作，这意味着它有可能取代当今各种设备中的镜头，从显微镜到照相机和手机。

”这么强大的超级镜头，能不能大规模制造？价格会不会很高？这两个问题决定了这种超级镜头的终极命运——是实验室里的高科技玩具，还是真正改变世界的革命性突破。

图：“超级镜头”实现的眼睛全息图，眼睛的直径大约0.5厘米。

根据全息图和“超级镜头”之间的距离，眼睛时而出现时而消失很幸运，研究小组在选择原材料和技术时已经考虑到了这一点。