高分辨率大视场DTI-CCD 成像物镜的设计与实现*
2021-07-08萧华鹏马姝靓
冯 云,萧华鹏,马姝靓†
(1.桂林优利特电子集团有限公司,广西 桂林 541004;2.广西师范大学物理科学与技术学院,广西 桂林 541004)
1 引言
DTI-CCD 器件,是具有数列线阵的一种时间延迟积分CCD 器件,可直接将接收到的一维光信号转换成时序的电信号输出。它的结构就像一个长方形的面阵器件,行数为延迟积分的级数,列数为CCD 器件中一行的像元数。在相同的积分周期时,DTI-CCD 的灵敏度比普通CCD 高得多,是微光摄影领域的理想探测器件。
成像物镜的功能是把物体通过成像物镜成像于CCD 图像传感器的光敏面上,成像物镜的分辨率应与CCD图像传感器的最小探测单元即像素尺寸相适配。根据DTI-CCD 的特点,分析得出与之适配的成像物镜的设计要点如下:①有效的光敏面都比较大,如7500 像素的线阵CCD,其像敏单元尺寸最小为7μm×7μm,最大为14μm×200μm。②镜头常用3 倍左右的放大倍率。③考核线阵CCD 和DTI-CCD 成像物镜的成像尺寸时,长×高=像敏区总长×0.3 倍敏区总长,并且也按照长×高=1×0.3 的比例设置矩形光阑。
2 系统设计
3.5×的高分辨率大视场DTI-CCD 成像物镜,像敏区总长为57.344mm。在蓝光LED 同轴光照明的条件下,设计要求:①β=—3.5×,物方分辨率≤2μm;②NA'=0.12;③工作距离W.D≥65mm;④相对畸变≤0.05%;⑤远心。
用光组L1和L2构成双远心系统,根据β=—3.5×,光组L1和L2的焦距有f2'=3.5f1'的关系。成像光线在间距L 中为平行光,在L 中嵌入半反半透平板和光阑,大功率LED 灯的光线通过远心科勒照明系统落射照亮物面,光学系统物面漫反射光线通过物镜系统成像于DTI-CCD 的光敏面上。光阑位置设置于L 区域中,使整个系统成为远心光路。……
