大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术研究

以光度学为理论基础,研究了大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术.论述了600～800mm非对称、双半球不等半径积分球的设计方案.对像面均匀性测试系统的积分球出口进行了测试,出口处的照度不均匀性不高于2.3%,照度不稳定性不高于2.7%,积分球后半球内表面的亮度不均匀性不高于4.4%.在对测试结果进行误差分析的基础上,对大视场CCD摄像机进行了实际测试.结果表明,该装置可广泛应用于光电成像系统的像面均匀性测量.

在线图像可视铁谱成像系统的像面照度均匀性

为了定量评价在线图像可视铁谱（OLVF）成像系统的像面照度均匀性,建立了一种像面照度模型。以像方参数及放大倍率表征物方视场,将物方视场区域离散化,采用朗伯余弦理论建立入瞳模式的像面照度模型,实现了像面照度的计算与均匀性评价。利用Matlab进行了物面照度仿真分析,确定了OLVF成像系统环形阵列光源的发光二极管（LED）数量,基于像面照度分析确定了最佳成像焦距和放大倍率。计算了油腔通油情况下成像系统中的光能量损耗以及磨粒沉积面的照度分布,建立了油液吸光系数与CCD像面轴上像点照度的关系。结果显示：LED发光强度已知时,仿真计算的像面不均匀度约为5.60%,实际测试的像面不均匀度为8%-9%,满足不均匀度≤10%的要求。开展了磨粒铁谱图像采集实验,结果表明：图像中磨粒清晰可辨,便于图像分割与视觉特征提取。提出的模型可定量描述OLVF成像系统的像面照度,可作为优化系统结构,提高系统成像性能的依据。

大口径、长焦距光学系统杂光系数、渐晕系数、像面照度均匀性等参数的测试

叙述一种用于测试大口径、长焦距光学系统杂光系数、渐晕系数、像面照度均匀性等光学参数的检测方法。

超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验

为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸,提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。设计优于1/12λ(λ=632.8 nm)面形精度的小角度棱镜折转光路,实现照明系统与成像镜头的水平布置,径向尺寸仅为80 mm,在保证不影响系统成像质量的前提下,极大地降低了整个系统的径向尺寸,同时也实现了12°的小角度明场照明。设计放大倍率为0.264的对称混合型光学系统,采用纯球面系统获得较大成像视场,像高为81.92 mm,物像距仅为392.5 mm,极大地降低了整个系统轴向尺寸。设计结果表明,整个成像系统全视场平均光学传递函数优于0.4@100l p/mm,相对畸变优于0.03%,像面照度均匀性全视场优于50%。实际测试结果表明:全视场实际成像分辨率优于18.88μm,达到了系统极限分辨率;全视场像面照度均匀性为43.3%,满足均匀性优于40%的研制要求。研究结果表明本文提出的超薄超短物像距高分辨率检测成像系统合理、有效,解决了12寸晶圆检测成像系统空间尺寸压缩的难题,并降低了研制成本,为后续近距离大尺寸物体检测成像系统的研制提供参考依据。

双谱段全景电晕探测光学系统

为扩大电晕系统探测范围、提高实时探测能力,采用折反射全景结构建立了一种新型双谱段("日盲"紫外/可见光)电晕探测系统.介绍了双谱段折反射全景电晕探测系统工作原理,并根据系统要求确定了镜组结构及子系统光学参量.在分析折反射全景系统像差特性的基础上,研究了折、反射子光学系统间像差补偿及照度均匀性改善方法.完成了视场角为360°×(45°～90°)、相对孔径1∶2的双谱段全景电晕探测光学系统设计.分析结果表明:"日盲"紫外全景系统各视场能量集中度100%弥散圆直径均小于紫外ICCD像元尺寸30μm;可见光紫外全景系统各视场MTF>0.5@83lp/mm.像面照度均匀性优于99.8%;满足了大视场,大相对孔径及高均匀性像面照度等电晕探测需求.