光学学报, 2020, 40 (17): 1722002, 网络出版: 2020-08-26   

基于自由曲面的大相对孔径大视场光学探测系统 下载: 901次

Freeform-Surface-Based Optical Detection System with Large Relative Aperture and Large Field of View
马子轩 1,2,**李旭阳 1,2,*任志广 1,3褚楠清 1,2
作者单位
1 中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学光电学院, 北京 100049
3 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
图 & 表

图 1. 系统结构图

Fig. 1. Structural diagram of system

下载图片 查看原文

图 2. 系统视场图

Fig. 2. Field of view of system

下载图片 查看原文

图 3. 自由曲面面型。(a)二维;(b)三维

Fig. 3. Shape of freeform surface. (a) Two-dimensional; (b) Three-dimensional

下载图片 查看原文

图 4. 点列图

Fig. 4. Spot diagram

下载图片 查看原文

图 5. 包围能量分布图。(a)视场1~5;(b)视场6~10

Fig. 5. Surrounding energy distributions. (a) FOV 1-5; (b) FOV 6-10

下载图片 查看原文

图 6. 场曲与畸变图

Fig. 6. Field curvature and distortion

下载图片 查看原文

图 7. 畸变网格

Fig. 7. Distortion grid

下载图片 查看原文

图 8. 预定公差下的80%包围能量分布预估

Fig. 8. 80% surrounding energy distribution estimation under predetermined tolerance

下载图片 查看原文

图 9. 公差修正后的80%包围能量分布预估

Fig. 9. 80% surrounding energy distribution estimation after tolerance correction

下载图片 查看原文

表 1设计参数

Table1. Design parameters

ParameterValue
Wavelength /nm450-850
Focal length /mm158
Entrance pupil /mm150
F number1.05
Field of view /(°)20
Pixel size /(μm×μm)10×10
Detector size /(mm×mm)40×40

查看原文

表 2系统数据

Table2. System data

SurfaceSurfacetypeRadius ofcurvature /mmConicconstantThickness /mmMaterialAperture /mm
ObjectStandardInfinityInfinityAir
1Standard192.6725.00Silica _special210.84
2Standard340.0843.62Air204.91
3Standard-234.4420.00HBAK4_CDGM201.76
4Standard301.166.49Air200.50
5Quadric165.90-1.3341.20BaF2_special208.61
6Standard-6255.8065.39Air207.58
7Standard373.0920.00HZF6_CDGM189.23
StopStandard190.0221.10Air146.79
9XY polynomial161.90-1.7731.46BaF2_special181.10
10Standard-530.655.00Air180.21
11Standard204.1729.50BaF2_special168.98
12Standard-1068.735.00Air165.26
13Standard157.8732.23BaF2_special153.27
14Standard-1608.915.00Air149.03
15Standard105.3635.00BaF2_special122.04
16Standard-282.2015.00HLAK67_CDGM110.55
17Standard52.2764.75Air77.00
Image planeStandardInfinity066.52

查看原文

表 3视场对应的编号

Table3. Corresponding number of field of view

Field No.12345
Field of view(0°,0°)(0°,5°)(3.5°,3.5°)(5°,0°)(0°,7°)
Field No.678910
Field of view(5°,5°)(7°,0°)(0°,10°)(7°,7°)(10°,0°)

查看原文

表 4XY自由曲面参数

Table4. Parameters of XY freeform surface

ItemCoefficient
X2-0.000755341578837755
Y2-0.000755341617671267

查看原文

表 5预定公差

Table5. Predetermined tolerance

Tolerance typeTolerance value
Lens thickness and air gap0.02 mm
Lens tilt angle0.001 rad
Lens offsetting distance0.02 mm
Lens wedge angle0.0003 rad
Lens aperture2
Two-dimensional irregularity of lens0.2
Curvature radius (aspherical)0.01 mm
Quadric surface constant0.001
Random RMS surface error (aspherical)0.025
Refractive index of material0.0001
Abbe number of material0.002

查看原文

表 6敏感公差

Table6. Sensitive tolerance

Tolerance typeActive surfaceExpected tolerance
Lens tilt angle3 and 70.0003 rad
Lens offsetting distanceAll0.01 mm

查看原文

表 780%包围能量分布对应的最大包围正方形边长预估

Table7. Estimated maximum enveloping square side length corresponding to 80% surrounding energy distribution

Proportion ofchange /%Maximum envelopingsquare side length /μm
-0.5020.719
-0.4020.241
-0.3019.849
-0.2019.546
-0.1019.351
017.326
0.1018.627
0.2018.815
0.3018.883
0.4019.363
0.5019.949

查看原文

马子轩, 李旭阳, 任志广, 褚楠清. 基于自由曲面的大相对孔径大视场光学探测系统[J]. 光学学报, 2020, 40(17): 1722002. Zixuan Ma, Xuyang Li, Zhiguang Ren, Nanqing Chu. Freeform-Surface-Based Optical Detection System with Large Relative Aperture and Large Field of View[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(17): 1722002.

本文已被 3 篇论文引用
被引统计数据来源于中国光学期刊网
引用该论文: TXT   |   EndNote

相关论文

加载中...

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!