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镜面偏心测量光学系统设计及其杂光分析

郭帮辉,李灿,王健

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郭帮辉, 李灿, 王健. 镜面偏心测量光学系统设计及其杂光分析[J]. , 2015, 8(4): 621-628. doi: 10.3788/CO.20150804.0621
引用本文: 郭帮辉, 李灿, 王健. 镜面偏心测量光学系统设计及其杂光分析[J]. , 2015, 8(4): 621-628.doi:10.3788/CO.20150804.0621
GUO Bang-hui, LI Can, WANG Jian. Design of lens centering error measuring optical system and stray light analysis[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 621-628. doi: 10.3788/CO.20150804.0621
Citation: GUO Bang-hui, LI Can, WANG Jian. Design of lens centering error measuring optical system and stray light analysis[J].Chinese Optics, 2015, 8(4): 621-628.doi:10.3788/CO.20150804.0621

镜面偏心测量光学系统设计及其杂光分析

doi:10.3788/CO.20150804.0621
基金项目:吉林省科技厅发展计划资助项目(No. 20125092);中国科学院院地合作资助项目(No. 2011CJT0004)
详细信息
    通讯作者:

    郭帮辉(1983—),男,湖北鄂州人,博士, 助理研究员,2008年于华中科技大学获得硕士学位,2014年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光学系统设计及光学镜头装调方面的研究。E-mail:gbhyxl@163.com

    李 灿(1985—),男,山东济宁人,博士,2009年于长春理工大学获得学士学位,主要从事光学系统设计等方面的研究。E-mail:LC19851125@163.com

    王 健(1980—),男,吉林辉南人,博士,副研究员,2005年于南开大学获得硕士学位,2012年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光学系统设计方面的研究。E-mail:wangj@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号:TH74;TH703

Design of lens centering error measuring optical system and stray light analysis

  • 摘要:为了解决现有镜面偏心测量设备存在的问题,本文研究了一种采用切换镜头和调焦相结合的方法来设计的镜面偏心测量光学系统,使用这个光学系统,既能使被测镜面的曲率半径扩展到-∞~+∞范围,又能保证测量精度。通过Lighttools软件对这个光学系统进行光线追迹,分析其杂光分布,结果表明:准直镜头内部多次反射产生的杂光强度很低,可以忽略。而当被测镜头中存在相邻球心像距的镜面时,产生的杂光强度比较大,在后续的图像处理过程中,必须增强目标图像的对比度。利用研制的镜面偏心测量设备进行测量实验,结果进一步验证了杂光分析的正确性。

  • 图 1镜面中心偏差测量原理图

    Figure 1.Schematic diagram of lens centering error measurement

    图 2靶标像的轨迹

    Figure 2.Trajectory of target image

    图 3镜面中心偏差测量光路原理图

    Figure 3.Schematic diagram of optical path of lens centering error measurement

    图 4镜面中心偏差测量光路设计图

    Figure 4.Optical design diagram of lens centering error measurement

    图 5光学系统传递函数

    Figure 5.MTF of the optical system

    图 6光学系统的光线追迹图

    Figure 6.Ray trace of the optical system

    图 7探测器靶面的照度

    Figure 7.Illumination on surface of the detector

    图 8准直镜头组反射的光线追迹图

    Figure 8.Trace of light reflected from collimating lens

    图 9准直镜头组反射产生的靶面照度

    Figure 9.Illumination on surface of the detector produced by light reflected from collimating lens

    图 10被测镜头组反射的光线追迹图

    Figure 10.Trace of light reflected from the measured lens

    图 11被测镜头组反射产生的靶面照度

    Figure 11.Illumination on surface of the detector produced by light reflected from the measured lens

    图 12镜面偏心测量设备

    Figure 12.Equipment of lens centering error measurement

    图 13镜面偏心测量系统的软件界面

    Figure 13.Software interface of lens centering error measurement system

    图 14被测镜头内部反射产生的杂光图像

    Figure 14.Picture of stray light reflected in measured lens

    表 1不同球心像距形成的杂光照度

    Table 1.Illumination of stray light produced by different image distances of sphere centres

    厚度/mm 1 2 3 5 10
    靶面照度/(W·mm-2) 0.249 0.136 0.095 0.063 0.016
    相对照度/% 62.5 34 23.7 15.7 4
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出版历程
  • 收稿日期:2015-04-20
  • 录用日期:2015-05-11
  • 刊出日期:2015-01-25

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