基于Philips 棱镜3CMOS 相机的光学设计及其光谱优化

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标题：基于Philips 棱镜3CMOS 相机的光学设计及其光谱优化

来源：中国光学（中英文）Chinese Optics

摘要： 针对彩色数字相机高成像质量以及高色准的需求， 本文研究了基于 Philips 棱镜的 3CMOS 相机的光学系统设计以及相机光谱优化方法。通过对 Philips 棱镜进行光路建模， 优化了棱镜的结构参数。在保证全内反射以及出射窗口大小的条件下， 减小了系统的体积， 并由此设计了 Philips 棱镜 3CMOS 相机光学系统。其视场角为 45°， 相对孔径为 1/2.8， 在110　lp/mm 的奈奎斯特采样频率下， 系统的 MTF 全视场全波段均大于 0.4。基于色度学基本原理建立了 Philips 棱镜相机的矢量成像模型， 分析了由光线入射角度变化造成的薄膜光谱偏移， 提出了宽光束下光谱偏移的修正模型。利用该模型设计并优化了相机中的 4 组光学薄膜。通过光路仿真实验以及色差分析， 基于优化后的相机光学系统的平均色差降低了 15.8%， 像面颜色不均匀性降低了 60%。结果表明： 本文设计的光学系统拥有良好的成像质量，优化后的相机光谱实现了良好的颜色性能以及颜色均匀性。