[發明專利]用于補償因光線偏折產生誤差的補償透鏡的設計方法

有效

• 申請號: 201911330345.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110927965B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 姜毅;錢鋒
• 申請（專利權）人: 易思維（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于補償因光線偏折產生誤差的補償透鏡的設計方法，包括如下步驟：在|y′_ij?y_i|＜Δy的條件下，預先設定入射角θ_j，修改相關參數迭代計算優化函數M，取最小值；相關參數為：參考面到補償透鏡遠離平板玻璃側表面的距離d₀、補償透鏡的厚度d₁、補償透鏡距平板玻璃的距離d₂、補償透鏡的折射率、補償透鏡兩個面的曲率半徑r₁、r₂；以M最小時y′_ij所對應的相關參數為補償透鏡參數；其中，假定光路中不包含補償透鏡和平板玻璃，入射光在感光面上y_i處成像，此時入射光在參考面上的坐標為y_ij；y′_ij為經過位置y_ij的入射光在補償透鏡和平板玻璃的作用下，投射在感光面上的點；q_i為權重；Δy為預設偏差閾值。該方法設計的補償透鏡能使到達感光面的光線偏移量至少減少60％。

技術領域

本發明涉及光學元件設計領域，具體涉及一種用于補償因光線偏折產生誤差的補償透鏡的設計方法。

背景技術

光電探測器工作時會將光信號轉換為電信號，其在軍事和國民經濟的各個領域有著廣泛的用途，如利用結構光的測量系統中，激光器通過旋轉或者上下左右重復運動，實現信號光的掃描，其通過掃描光線到達感光面的時間來判斷被測物體的準確位置。現有光電探測器的外表面安裝有用于保護內部感光面的平板玻璃，而光線經過平板玻璃后會發生偏折，光線的偏移量和平板厚度和入射角度相關，該偏移量對于精密測量系統來說，將嚴重影響測量結果的精度；因此需要采用技術手段降低這一偏移量，較為常見的做法是選擇保護玻璃厚度小的光電探測器，但該方法無法滿足有特殊要求的系統，不具有普適性。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于補償因光線偏折產生誤差的補償透鏡的設計方法，其通過外加透鏡或用球罩替換平板玻璃的方式補償因光線偏折而產生的誤差。具體技術方案如下：

一種用于補償因光線偏折產生誤差的補償透鏡的設計方法，該補償透鏡用于補償平板玻璃在感光面上產生的光線偏折所帶來的誤差；其特征在于包括如下步驟：

在|y′_ij-y_i|＜Δy的條件下，預先設定f個入射角θ_j，j＝1,2,3……f，修改相關參數迭代計算優化函數M，取最小值；以M最小時y′_ij所對應的相關參數為補償透鏡參數；

其中，y_i代表感光面上不同位置，i＝1,2……m；假定光路中不包含補償透鏡和平板玻璃，無論入射角取何值時均有m條光線入射，對應在感光面上m個位置y_i處成像，此時入射光在參考面上的坐標為y_ij；

y′_ij為經過位置y_ij的入射光在補償透鏡和平板玻璃的作用下，投射在感光面上的點；q_i為感光面上不同位置y_i所對應的權重；

Δy為預設偏差閾值；

迭代計算優化函數M時，修改的相關參數為：參考面到補償透鏡遠離平板玻璃側表面的距離d₀、補償透鏡的厚度d₁、補償透鏡靠近平板玻璃側距平板玻璃的距離d₂、補償透鏡的折射率、補償透鏡兩個面的曲率半徑r₁、r₂。

進一步：y′_ij＝L_5ijtanU_5ij