要約
従来のパノラマアニュラーレンズ(PAL)の大きな欠点である、大型、高重量、複雑なシステムを解決するために、高性能なガラスとプラスチックのハイブリッドミニマリスト非球面パノラマアニュラーレンズ(ASPAL)を提案する。ASPALの視野（FoV）は360{deg}x(35{deg}~110{deg})であり、画像品質は回折限界に近い。この大きなFoVのASPALはたった4枚のレンズで構成されている。さらに、光線追跡法を用いてPALの物理構造モデルを確立し、その物理パラメータがコンパクト率に与える影響を調べた。さらに、環状表面の局所公差を評価するために、ASPALに適した公差解析法を提案する。この解析手法は、環状表面の凹凸を効果的に解析し、ASPALの製造公差に関する明確な指針を提供することができる。高精度のガラスモールドと射出成型非球面レンズの製造技術を利用して、最終的に20個のASPALを小ロットで製造した。ASPALプロトタイプの重量はわずか8.5gである。我々のフレームワークは、インテリジェントセキュリティ、マイクロUAV、マイクロロボットなど、宇宙空間や重量に制約のある環境センシングシーンにおけるパノラマシステムの応用に有望な知見を提供する。
要約(オリジナル)
We propose a high-performance glass-plastic hybrid minimalist aspheric panoramic annular lens (ASPAL) to solve several major limitations of the traditional panoramic annular lens (PAL), such as large size, high weight, and complex system. The field of view (FoV) of the ASPAL is 360{\deg}x(35{\deg}~110{\deg}) and the imaging quality is close to the diffraction limit. This large FoV ASPAL is composed of only 4 lenses. Moreover, we establish a physical structure model of PAL using the ray tracing method and study the influence of its physical parameters on compactness ratio. In addition, for the evaluation of local tolerances of annular surfaces, we propose a tolerance analysis method suitable for ASPAL. This analytical method can effectively analyze surface irregularities on annular surfaces and provide clear guidance on manufacturing tolerances for ASPAL. Benefiting from high-precision glass molding and injection molding aspheric lens manufacturing techniques, we finally manufactured 20 ASPALs in small batches. The weight of an ASPAL prototype is only 8.5 g. Our framework provides promising insights for the application of panoramic systems in space and weight-constrained environmental sensing scenarios such as intelligent security, micro-UAVs, and micro-robots.
arxiv情報
| 著者 | Shaohua Gao,Qi Jiang,Yiqi Liao,Yi Qiu,Wanglei Ying,Kailun Yang,Kaiwei Wang,Benhao Zhang,Jian Bai |
| 発行日 | 2024-05-05 14:07:23+00:00 |
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