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几种典型的远心物镜

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发表于 2020-12-6 17:59:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

 
1. 机器视觉用物方远心物镜
设计一个用于机器视觉用的物方远心物镜,物方视场为Φ96mm,系统总长291mm,探测器的半对角线η`=8mm,物方孔径角u=0.025。
 
该物镜的前后组已经不明确了,如果以前三组双胶合为前组,后组就是柯克物镜。
在孔径类型中选择“Object Space NA”,Apodization Type选择“Uniform”。
如下图:
         

               
 
在Field Data里,选择“Object Height”,输入48,32,0,-32,-48,如下图:


在波长设定对话框中,波长选择F,d,C(Visible)。
 
然后将初始结构数据都输入到LDE中,如下图:


然后查看下2D Layout,如下图:

查看畸变,如下图:

畸变约1.2%,还有继续优化的空间。
本设计中,由于物方孔径角较小(u=0.025),它对应的纵向探测距离更大。
 
2. 像方远心物镜
 
设计一个像方远心物镜,F数为2.8,y`为56mm,焦距100mm。
在孔径类型中选择“Image Space F/#”,Apodization Type选择“Uniform”。
如下图:
 


在Field Data里,选择“Real Image Height”,输入0,39,56,如下图:


在波长设定对话框中,波长选择F,d,C(Visible)。
 
然后将初始结构数据都输入到LDE中,如下图:


然后查看下2D Layout,如下图:

查看畸变,如下图:

该设计的结构上,与双高斯结构类似,各种非对称像差较小,像质较好,畸变为2.5%,但物镜全长较长。
 
3. 双远心物镜
 
设计一个双远心物镜,F数为2.5,物方视场32mm,像方视场y`为8mm,焦距100mm,放大率β为-0.5。
在孔径类型中选择“Image Space F/#”,Apodization Type选择“Uniform”。
如下图:
 


在Field Data里,选择“Object Height”,输入0,-10,-16,如下图:


在波长设定对话框中,波长选择F,d,C(Visible)。
 
然后将初始结构数据都输入到LDE中,如下图:


然后查看下2D Layout,如下图:

查看畸变,如下图:

 
查看点列图,如下图:

本设计中,物方的离焦和像方的离焦对测量结果的影响都不大,结构布局大体关于光阑对称,像质非常好,畸变<1%。
 
4. 超大视场像方远心物镜
设计一个超大视场像方远心物镜,全视场角2ω=127.3度,像面直径190mm,采用114×152mm的LCD,紧贴在负胶合透镜后,物镜前端为大光焦度负透镜,将主光线的视场角放大,可以实现在很短距离(约0.5米)获得非常大的投影像(2.16米×1.62米)。
F数为3.5,物方视场2700mm,像方视场y`为190mm,焦距100mm,放大率β为-0.069。
在孔径类型中选择“Image Space F/#”,Apodization Type选择“Uniform”。
如下图:
 


在Field Data里,选择“Real Image Height”,输入0,70,95,如下图:


在波长设定对话框中,波长选择F,d,C(Visible)。
 
然后将初始结构数据都输入到LDE中,如下图:


然后查看下2D Layout,如下图:

查看畸变,如下图:

超大视场远心物镜的最大问题在于欠校正的畸变(桶形负畸变),本设计中,物镜最大畸变出现在图像角上,达到30%,只能通过电子图像校正。此外,由于畸变太大,近轴放大率与实际放大率差别很大。
另外,本设计中,如果把物像关系反过来,又可用作监控物镜,但一般监控物镜没有远心要求。

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