前陣子偶然發(fā)現(xiàn)今年的【2020年第五屆
Zemax 光學(xué)鏡頭應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽】是關(guān)于
錐光鏡頭的,正好之前對(duì)錐光鏡頭略有耳聞,于是對(duì)該鏡頭進(jìn)行了一些調(diào)研和初步研究,探索性地設(shè)計(jì)了一下。鑒于官方報(bào)名截止日期是2020年8月10日23:59:59pm前,投稿還未結(jié)束,為了不影響參賽人員和比賽事項(xiàng),因此對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果只做粗略的展示。大賽詳情及具體指標(biāo)要求參見官網(wǎng)2020 Zemax Cup賽題(鏈接:
http://www.cioe.cn/Zemax.html)
xWb?i6)z& !;C(pnE 1.首先,咱們了解一下什么是錐光鏡頭? 78~V/L;@S2 }e=GvWGa 錐光鏡頭主要用于成像光度計(jì)和色度計(jì)上,可同時(shí)測(cè)量多個(gè)角度
光源分布的色度、亮度和對(duì)比度,讓平板顯示器(FPD)制造商能夠快速、精確地實(shí)時(shí)采集顯示器的視角性能測(cè)量數(shù)據(jù)。
#&KE_n 錐光鏡頭可測(cè)量平板顯示器(FPD)和顯示器部件的色度、亮度(照度)和對(duì)比度的角度分布。錐光鏡頭能夠在大視角下通過單次測(cè)量采集完整錐體的視角數(shù)據(jù),快速提供精確的測(cè)量結(jié)果,使得該系統(tǒng)成為了各種研發(fā)項(xiàng)目和線上生產(chǎn)質(zhì)量控制應(yīng)用的理想選擇。該鏡頭非常適合廣泛的顯示器類型,包括基于LCD和OLED技術(shù)的顯示器以及背光顯示器。
ayz1i:Q| FH(+7Lz4; 將從單個(gè)點(diǎn)發(fā)出的定向分布光線轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向分布光線,能夠在單一的焦面上采集整個(gè)可見的角度光線椎體,即將角度信息轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度信息。使用傅里葉光學(xué)元件(錐光鏡頭等效于傅里葉光學(xué)元件),將發(fā)光點(diǎn)映射到CCD成像儀,以便每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于不同的發(fā)光角度。圖1中的Aperture為孔徑光闌,位于系統(tǒng)最前端,它與Lens的距離為
透鏡的焦距,同時(shí)也為工作距離。入射光為平行光。Lens為錐光透鏡,F(xiàn)ocal Plane為CCD面。
9}$dwl( Prx s2 i 8 圖1.系統(tǒng)簡(jiǎn)略原理圖
.+o> 復(fù)雜化的錐光鏡頭
光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要包括了前組和后組,前組為大視場(chǎng)目鏡,后組為物鏡(個(gè)人理解,也可以理解中繼鏡)。個(gè)人覺得中間像對(duì)于商業(yè)產(chǎn)品是十分必要的,不過比賽要求好像是沒有特別強(qiáng)調(diào),大家不必緊張。
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+;Sh uN0fWj] J$*["y`+ 圖2.復(fù)雜化的錐光鏡頭系統(tǒng)圖
(MiOrzT GJfNO- 介紹完了原理,接下來來看看它到底長(zhǎng)什么樣吧!它的廬山真面目就是圖3所示,紅色方框內(nèi)的就是錐光鏡頭了,從外觀上看,它的前端是一個(gè)錐子形狀,側(cè)面開了一個(gè)圓孔,光線可以從這里進(jìn)去,中間區(qū)域是整顆鏡頭外徑最大的地方,慢慢靠后,口徑逐漸變小。
圖3.錐光鏡頭實(shí)物圖
yzb& ,5uDEXpt{ 2.商用錐光鏡頭的參數(shù) FGhrf 錐光鏡頭的有光闌大學(xué)、視場(chǎng)、靶面尺寸、像素等等,重點(diǎn)介紹視場(chǎng)和像素這兩項(xiàng)。
b=\3N3OX 2.1 視場(chǎng)角
r74w[6( 目前了解到,商用錐光鏡頭的視角范圍2017年是±60度, 2018年是±70度,到了現(xiàn)在2020年這個(gè)指標(biāo)可能已經(jīng)設(shè)計(jì)的更高了。
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