基于Q-con非球面的折反射式全景光学系统设计

Abstract

为了获得大视场管道内壁全景成像，利用Q-type非球面中的Q-con非球面设计了一款工作在可见光波段，视场大小为（65°~115°）×360°，焦距为1.24 mm，F数为3.5，总长为100 mm的折反射式全景光学系统。该系统由1片反射镜、8片透镜组成，其中反射镜单元采用Q-con非球面面型，其余透镜均为球面。在尼奎斯特频率93 lp/mm处调制传递函数大于0.4，成像质量接近衍射极限。为验证Q-con面型相对于偶次非球面面型在折反射式光学系统设计中的优势，实际设计了一款与Q-con非球面折反射式全景系统具有相同参数的偶次非球面折反射式全景系统，对两者进行了分析比较。结果表明，相对于偶次非球面，Q-con非球面多项式系数比对应的偶次非球面的多5~17个数量级，不仅有效的提高了系统设计效率、加工与检测精度、减小成本，同时也可以实现像质更高、口径更小的设计结果。