红外与激光工程
2021, 50(6): 20200505
1 上海电机学院 工业技术中心,上海 201306
2 上海大学 精密机械工程系,上海 200444
变焦鱼眼镜头系统具有更大的视场角、更大的相对孔径、更大的反远比的特点。文中的设计过程中,首先,利用平面对称光学系统理论设计了固定焦距的鱼眼镜头初始结构;然后,把此鱼眼镜头的组元划分为前变焦组和后变焦组两个变焦组,并利用了高斯光学理论对整个变焦镜头进行了变焦优化;最后,得到一成像质量良好的变焦鱼眼镜头。该镜头最短焦距8 mm时的视场角为180°,最长焦距16 mm时的视场角为90°,其相对孔径为1/3.5。设计结果表明:该变焦鱼眼镜头系统的调制传递函数(MTF)数值在不同的焦距长度、空间频率为50 lp/mm时均不低于0.45,该变焦鱼眼镜头物镜比其他变焦鱼眼镜头具有更好的成像质量。
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190519
应用非球面提高光学系统成像质量是镜头设计的常用手段。基于平面对称光学系统的波像差理论, 通过分析鱼眼镜头各光学面的波像差贡献, 将波像差贡献突出的光学面作为应用非球面的待选对象, 结合波像差随非球面系数的变化趋势, 确定应用非球面的光学面; 应用优化算法和基于光线点列图分布定义的评价函数优化鱼眼镜头系统。通过对一个鱼眼镜头实例进行非球面优化, 其点列图范围从全球面优化设计时的200 μm下降到100 μm, 其评价函数值下降1个数量级, 证明该方法能明显提高镜头的成像质量, 对如何有效应用非球面优化鱼眼镜头的光学系统具有借鉴意义。
几何光学 非球面优化 鱼眼镜头 波像差 geometrical optics aspheric optimization fisheye lens wave aberration
提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正;并用其中一个鱼眼镜头(尼康16 mm/F2.8)拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明,当设置投影平面和物平面重合时,恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小(小于0.25%)。实验证明了该方法是可行的。
鱼眼镜头 畸变矫正 光线追迹 光瞳球差 fisheye lens distortion correction ray tracing pupil spherical aberration 红外与激光工程
2019, 48(9): 0926002