全景环形透镜光学系统的杂散光分析及抑制

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全景环形透镜(Panoramic Annular Lens,简称PAL)是一种具有超大视场的透镜。它通过一个特殊的同时具有折反折表面的光学结构,把360度视场投影在一个平面上,形成一个圆环像。这种结构因为体积小,能实现全景实时监控,使用方便,正在越来越多地被应用于军事、医疗、监控等领域。然而全景环带透镜在有强光的实际运用中经常会出现象杂散光较强、信噪比降低的情况,而其杂散光的抑制又较为困难。因此杂散光分析与抑制就成为了PAL光学系统设计中的重要问题,同时也是长期困扰设计人员的一个难点。本文首先介绍了PAL光学系统的基本原理,然后介绍了光学系统杂散光分析的一些基本知识,之后详细分析了PAL光学系统中杂散光的主要来源,其中不完全透射引起的杂散光是系统中最主要的杂散光。提出了抑制该系统中杂散光的方法,尤其针对不完全透射引起的杂散光,提出了一种全新的抑制方法。为验证消杂散光方法的有效性,通过光学软件ASAP,仿真分析了基于该方法设计的PAL光学系统的杂散光情况,对比于普通的同光学参数PAL系统,结果在50度到85度半视场时由透射面反射引起的杂散光减少了约85%,PAL中不存在不完全透射引起的杂散光,并且其他视场时杂散光也并不会增多,说明文中提出的方法确实可以有效地抑制不完全透射引起的杂散光。最后设计了一个杂散光对比实验,实验结果表明仿真的正确性,表明本文中提出的消杂散光方法可以有效抑制PAL光学系统中的杂散光。
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