用于三角测量大数值孔径双远心光学系统设计

作     者：赵哲承 朱嘉诚 刘雪峰 宋玲玲 陈新华 沈为民 ZHAO Zhecheng;ZHU Jiacheng;LIU Xuefeng;SONG Lingling;CHEN Xinhua;SHEN Weimin

作者机构：苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州普立视科技有限公司江苏苏州215008 中国人民解放军63801部队四川西昌615000 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第7期

页      面：188-195页

核心收录：

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：江苏高校优势学科建设工程(PAPD) 苏州市产业前瞻与关键核心技术项目(SYC2022142) 

主　　题：线激光三角测量仪 光学设计 双远心光学系统 二维Q-type自由曲面 

摘      要：测量不确定度是与测量结果紧密相关的重要指标,反映了仪器测量的稳定性。激光三角测量仪器的测量不确定度与成像光学系统数值孔径直接相关,增大数值孔径能够有效降低测量不确定度。为了满足高精度测量需求,应用二维Q-type多项式自由曲面,设计用于线激光三角测量仪的大数值孔径双远心Scheimpflug成像光学系统。首先基于三角测量原理和线激光三角测量仪指标分析成像光学系统参数,然后结合像差灵敏度分析以及自由曲面像差特性,确定成像光学系统中自由曲面的位置和数量并进行优化设计。设计得到系统的数值孔径为0.2,成像范围为10 mm×14 mm,调制传递函数(MTF)优于0.6,最大畸变为0.21%,远心度优于0.3°。该系统具有大孔径、成像质量好、畸变小、双远心的特点,能够满足高精度线激光三角测量仪的应用需求。