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题名基于逐点构建的自由曲面低畸变车载镜头设计
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作者
丁岩
张乃文
杨超
薛常喜
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机构
长春理工大学光电工程学院
长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室
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出处
《光学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第14期223-233,共11页
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基金
吉林省自然科学基金(20220101124JC)。
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文摘
为了解决在光学设计后期车载镜头难以在保持高分辨率的同时校正大视场光学系统畸变的问题,基于逐点构建的设计思路提出一种利用自由曲面校正车载镜头畸变且保证一定分辨率的方法。基于Snell定律,利用光线追迹的方式将光学系统畸变和出射光线关联,对从出瞳发出的不同视场的主光线和不同孔径光线同时偏折,在保证一定分辨率的同时校正光学系统的畸变。通过逐点构建方法求解特征数据点坐标后,利用MATLAB软件拟合自由曲面轮廓,得到XY多项式系数。将得到的自由曲面透镜与满足分辨率要求但存在畸变的车载镜头相结合,通过Zemax软件进行仿真实验,结果显示,畸变明显下降,且保持了一定的分辨率要求。对车载镜头优化后,在92.08°×60.66°的大视场下系统的光学畸变从-10.00%降低到0.68%,TV畸变从-6.58%降低到0.01%以下,并且提高了系统的调制传递函数(MTF),足以匹配800万像素传感器。同时,还进行了相同位置处的自由曲面和非球面横向对比,对比结果体现了自由曲面在车载镜头中的优势,在畸变和MTF方面有着更好的表现。此外,对自由曲面车载镜头进行了不同视场的公差与良率分析,对球面、非球面和自由曲面分别采用叠加曲率、叠加泽尼克系数、加入面形PV的方式对面形公差进行分析,结果表明,在频率为59.5 lp/mm处平均MTF大于0.55的概率为90%,说明该系统易于加工与装调。
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关键词
光学设计
车载镜头
自由曲面
逐点构建
畸变
高分辨率
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Keywords
optical design
automotive lens
freeform surface
point-by-point construction
distortion
high resolution
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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