前陣子偶然發(fā)現(xiàn)今年的【2020年第五屆Zemax 光學(xué)鏡頭應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽】是關(guān)于錐光鏡頭的，正好之前對(duì)錐光鏡頭略有耳聞，于是對(duì)該鏡頭進(jìn)行了一些調(diào)研和初步研究，探索性地設(shè)計(jì)了一下。鑒于官方報(bào)名截止日期是2020年8月10日23:59:59pm前，投稿還未結(jié)束，為了不影響參賽人員和比賽事項(xiàng)，因此對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果只做粗略的展示。大賽詳情及具體指標(biāo)要求參見(jiàn)官網(wǎng)2020 Zemax Cup賽題（鏈接：http://www.cioe.cn/Zemax.html） hWm0$v1p  
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1.首先，咱們了解一下什么是錐光鏡頭？ lm!FM`m  
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錐光鏡頭主要用于成像光度計(jì)和色度計(jì)上，可同時(shí)測(cè)量多個(gè)角度光源分布的色度、亮度和對(duì)比度，讓平板顯示器（FPD）制造商能夠快速、精確地實(shí)時(shí)采集顯示器的視角性能測(cè)量數(shù)據(jù)。 :S#i9# aB  
錐光鏡頭可測(cè)量平板顯示器（FPD）和顯示器部件的色度、亮度（照度）和對(duì)比度的角度分布。錐光鏡頭能夠在大視角下通過(guò)單次測(cè)量采集完整錐體的視角數(shù)據(jù)，快速提供精確的測(cè)量結(jié)果，使得該系統(tǒng)成為了各種研發(fā)項(xiàng)目和線(xiàn)上生產(chǎn)質(zhì)量控制應(yīng)用的理想選擇。該鏡頭非常適合廣泛的顯示器類(lèi)型，包括基于LCD和OLED技術(shù)的顯示器以及背光顯示器。 ]
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將從單個(gè)點(diǎn)發(fā)出的定向分布光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向分布光線(xiàn)，能夠在單一的焦面上采集整個(gè)可見(jiàn)的角度光線(xiàn)椎體，即將角度信息轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度信息。使用傅里葉光學(xué)元件（錐光鏡頭等效于傅里葉光學(xué)元件），將發(fā)光點(diǎn)映射到CCD成像儀，以便每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于不同的發(fā)光角度。圖1中的Aperture為孔徑光闌，位于系統(tǒng)最前端，它與Lens的距離為透鏡的焦距，同時(shí)也為工作距離。入射光為平行光。Lens為錐光透鏡，F(xiàn)ocal Plane為CCD面。 \D ^7Z97  
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復(fù)雜化的錐光鏡頭光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括了前組和后組，前組為大視場(chǎng)目鏡，后組為物鏡（個(gè)人理解，也可以理解中繼鏡）。個(gè)人覺(jué)得中間像對(duì)于商業(yè)產(chǎn)品是十分必要的，不過(guò)比賽要求好像是沒(méi)有特別強(qiáng)調(diào)，大家不必緊張。 c{ 7<H  
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介紹完了原理，接下來(lái)來(lái)看看它到底長(zhǎng)什么樣吧！它的廬山真面目就是圖3所示，紅色方框內(nèi)的就是錐光鏡頭了，從外觀上看，它的前端是一個(gè)錐子形狀，側(cè)面開(kāi)了一個(gè)圓孔，光線(xiàn)可以從這里進(jìn)去，中間區(qū)域是整顆鏡頭外徑最大的地方，慢慢靠后，口徑逐漸變小。 kM,@[V  
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2.商用錐光鏡頭的參數(shù) =8@RKG`>;  
錐光鏡頭的有光闌大學(xué)、視場(chǎng)、靶面尺寸、像素等等，重點(diǎn)介紹視場(chǎng)和像素這兩項(xiàng)。 N7a[B>+`  
2.1 視場(chǎng)角 *0lt$F$~b  
目前了解到，商用錐光鏡頭的視角范圍2017年是±60度， 2018年是±70度，到了現(xiàn)在2020年這個(gè)指標(biāo)可能已經(jīng)設(shè)計(jì)的更高了。 YT][\x  
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2.2 像素 b13nE.  
Imaging Photometer1600萬(wàn)像素、2900萬(wàn)像素、4300萬(wàn)像素 !#C)99L"F  
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錐光透鏡提供每CCD像素0.05度的角分辨率。 配合ProMetric®I色度計(jì)（1600萬(wàn)像素或2900萬(wàn)像素CCD傳感器選項(xiàng)）或Y光度計(jì)（1600萬(wàn)像素，2900萬(wàn)像素或4300萬(wàn)像素CCD傳感器選項(xiàng)），錐光鏡可以測(cè)量亮度，亮度 ，角度對(duì)比度，CIE色度坐標(biāo)和相關(guān)色溫（CCT），在每個(gè)視角都具有高精度。 oH=4m~'V  
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由此可以大致推測(cè)商用錐光鏡頭MTF應(yīng)該至少是150線(xiàn)對(duì)以上。 G%Y*q(VrEu  
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3.錐光鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì) MV9r5