光学学报, 2018, 38 (9): 0922002, 网络出版: 2019-05-09   

多焦平面三维投影光学系统设计 下载: 1337次

Optical Design of Three-Dimensional Projection on Multifocal Planes
作者单位
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
图 & 表

图 1. 多焦平面成像光学系统原理图

Fig. 1. Schematic diagram of multi-focal planes imaging optical system

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图 2. 人眼观察中间像的成像关系

Fig. 2. Imaging relationship of middle image surface observed by human eyes

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图 3. 人眼深度感知范围示意图

Fig. 3. Diagram of human eyes' depth perception range

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图 4. 目镜优化结果

Fig. 4. Optimization result of eyepiece

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图 5. DMD像到中间像面的光路优化结果

Fig. 5. Optimization result of light path from DMD's image to middle image surface

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图 6. 照明系统设计结果

Fig. 6. Design result of lighting system

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图 7. 投影成像系统MTF曲线。(a) PDM直径为无穷远;(b) PDM直径为-1000 mm

Fig. 7. MTF curves of projection imaging system. (a) PDM's diameter is infinity; (b) PDM's diameter is -1000 mm

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图 8. 投影成像系统。(a)点列图; (b)场曲; (c)畸变

Fig. 8. projection imaging system. (a) Spot diagram; (b) field curvature; (c) distortion

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图 9. 目镜衔接投影成像系统后成像质量。(a)优化结果; (b)光程图; (c) MTF曲线

Fig. 9. Image quality of eyepiece with projection imaging system. (a) Optimized result; (b) ray aberration; (c) MTF curve

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图 10. 照明系统的相对照度

Fig. 10. Relative illumination of illuminating system

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图 11. 投影成像系统优化结果

Fig. 11. Optimization results of projection imaging system

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表 1多焦平面成像光学设计指标

Table1. Specifications of multi-focal planes imaging optical design

ParameterValue
Specification of DMD /(″)0.7(pixel size: 13.68 μm)
Size of DMD /(mm×mm)13.9×10.5
WavelengthVisible(470-650 nm)
Entrance pupil diameter /mm5
Field of view /(°)40
Defocus range /m-10 to 3
Aperture of PDM /mm10

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表 2改变PDM曲率中间像面像质变化情况

Table2. Changes of middle image quality by changing PDM's curvature

ParameterPDM's curvature
0 m-11 m-1
37 lp/mm MTF range (all FOV)0.443-0.5480.382-0.638
Middle image size /mm26.0025.36

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陈寰, 乔杨, 徐熙平, 陈贺, 周晶. 多焦平面三维投影光学系统设计[J]. 光学学报, 2018, 38(9): 0922002. Huan Chen, Yang Qiao, Xiping Xu, He Chen, Jing Zhou. Optical Design of Three-Dimensional Projection on Multifocal Planes[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(9): 0922002.

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