Расчет криволинейной фоточувствительной поверхности приемника, согласованной с нормальным объективом

Решаются задачи исследования и расчета параметров криволинейной фоточувствительной поверхности приемника, согласованной с распространенным нормальным объективом. Под нормальными понимаются объективы с заданным полем изображения средних размеров. Проанализирован линзовый объектив с разной формой поверхности изображения. Методом наименьших квадратов получено уравнение аппроксимирующей функции кривой, соответствующей форме поверхности изображения выбранного объектива. При помощи построенных диаграмм прочности деформации объекта оценены прочностные характеристики фоточувствительной поверхности приемника криволинейной формы. Криволинейная фоточувствительная поверхность приемника обеспечивает снижение влияния аберрации кривизны поля в выбранном объективе, уменьшение размеров пятен рассеяния на краю поля в два раза, а следовательно, получение изображения наилучшего качества. Результаты численного моделирования найдут свое применение в проектировании технологии изготовления криволинейной фоточувствительной поверхности, а также при согласовании допустимых значений отклонений, которые проявляются в процессе разработки. Рассмотренная последовательность расчета параметров криволинейной фоточувствительной поверхности приемника может быть применена при проектировании оптических систем и приемных модулей, что позволит упростить создание изображения на фоточувствительной поверхности приемника и снизить влияние кривизны поля без использования линзовых компенсаторов.

1. Chambion B., Gaschet C., Behaghel T., Vandeneynde A., Caplet S., Gétin S., Henry D., Hugot E., Jahn W., Lombardo S., Ferrari M. Curved sensors for compact high-resolution wide-field designs: prototype demonstration and optical characterization // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series. 2018. Vol. 10539. P. 1053913.

2. Guenter B., Joshi N., Stoakley R., Keefe A., Geary K., Freeman R., Hundley J., Patterson P., Hammon D., Herrera G., Sherman E., Nowak A., Schubert R., Brewer P., Yang L., Mott R., McKnight G. Highly curved image sensors: a practical approach for improved optical performance // Optics Express. 2017. Vol. 25, N 12. Р. 13010–13023. DOI: 10.1364/OE.25.013010.

3. Iwert O., Delabre B. The challenge of highly curved monolithic imaging detectors // High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy IV. 2010. Proc. SPIE. Vol. 7742, N 6. Р. 646–654.

4. Swain P. K., Channin D. J., Taylor G. C., Lipp S. A., and Mark D. S. Curved CCDs and their application with astronomical telescopes and stereo panoramic cameras // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5301. Р. 109–129.

5. Dumas D., Fendler M., Baier N., Primot J., le Coarer E. Curved focal plane detector array for wide field cameras // Applied Optics. 2012. Vol. 51, N 22. P. 5419–5424.

6. Itonaga K., Arimura T., Matsumoto K., Kondo G., Terahata K., Makimoto S., Hirayama T. A Novel Curved CMOS Image Sensor Integrated with Imaging System // Symposium on VLSI Technology (VLSI-Technology). Digest of Technical Papers. 2014. DOI:10.1109/vlsit.2014.6894341.

7. Hugot E., Lombardo S., Behaghel Th., Chambion B., Jahn W., Gaschet Ch., Hugo S., Gach J. L., Ferrari M., Henry D. Curved sensors: experimental performance of CMOS prototypes and wide field related imagers // Intern. Conf. on Space Optics (ICSO 2018). Chania, Greece, 9–12 October 2018. Proc. of SPIE. Vol. 11180. Р. 111802Y-2.

8. Gaschet Ch., Chambion B., Gétin S., Moulin G. Curved sensors for compact high-resolution wide field designs // Novel Optical Systems Design and Optimization XX. 2017. Proc. of SPIE. Vol. 10376.

9. Olmedo M., Lloyd J., Mamajek E. E., Chávez M. Deep GALEX UV Survey of the Kepler Field I: Point Source Catalog // The Astrophysical Journal. 2015. Vol. 813, N 2.

10. Слюсарев Г. Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение, 1975. 640 с.

11. Русинов М. М. Техническая оптика. Л.: Машиностроение, 1979. 488 с.

12. Sutton T. Panoramic Photography // J. of the Photographic society. 1860. N 95. 185 p.

13. Малышева Т. А. Численные методы и компьютерное моделирование. Лабораторный практикум по аппроксимации функций. СПб: Университет ИТМО, 2016. 33 с.

14. Чуриловский В. Н. Теория оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1966. 565 с.

15. Адамова А. А., Цивинская Т. А. Прецизионный сенсор давления на базе монокристаллического кремния // Электроника: наука, технология, бизнес. 2020. № 9. С. 104–109.

16. Zhao J.-H., Tellkamp J., Gupta V., and Edwards D. R. Experimental Evaluations of the Strength of Silicon Die by 3-Point-Bend Versus Ball-on-Ring Tests // IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing. 2009. Vol. 32, N 4. P. 248–255.