高分辨率大视场DTI-CCD 成像物镜的设计与实现*

冯 云，萧华鹏，马姝靓†

(1.桂林优利特电子集团有限公司，广西 桂林 541004；2.广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004)

1 引言

DTI-CCD 器件，是具有数列线阵的一种时间延迟积分CCD 器件，可直接将接收到的一维光信号转换成时序的电信号输出。它的结构就像一个长方形的面阵器件，行数为延迟积分的级数，列数为CCD 器件中一行的像元数。在相同的积分周期时，DTI-CCD 的灵敏度比普通CCD 高得多，是微光摄影领域的理想探测器件。

成像物镜的功能是把物体通过成像物镜成像于CCD 图像传感器的光敏面上，成像物镜的分辨率应与CCD图像传感器的最小探测单元即像素尺寸相适配。根据DTI-CCD 的特点，分析得出与之适配的成像物镜的设计要点如下：①有效的光敏面都比较大，如7500 像素的线阵CCD，其像敏单元尺寸最小为7μm×7μm，最大为14μm×200μm。②镜头常用3 倍左右的放大倍率。③考核线阵CCD 和DTI-CCD 成像物镜的成像尺寸时，长×高=像敏区总长×0.3 倍敏区总长，并且也按照长×高=1×0.3 的比例设置矩形光阑。

2 系统设计

3.5×的高分辨率大视场DTI-CCD 成像物镜，像敏区总长为57.344mm。在蓝光LED 同轴光照明的条件下，设计要求：①β=—3.5×，物方分辨率≤2μm；②NA'=0.12；③工作距离W.D≥65mm；④相对畸变≤0.05%；⑤远心。

用光组L1和L2构成双远心系统，根据β=—3.5×，光组L1和L2的焦距有f2'=3.5f1'的关系。成像光线在间距L 中为平行光，在L 中嵌入半反半透平板和光阑，大功率LED 灯的光线通过远心科勒照明系统落射照亮物面，光学系统物面漫反射光线通过物镜系统成像于DTI-CCD 的光敏面上。光阑位置设置于L 区域中，使整个系统成为远心光路。……