[发明专利]用作斜视相机镜头的光学系统的设计方法

说明书

一种用作斜视相机镜头的光学系统的设计方法，其包括：建立一初始系统，该初始系统包括一初始主镜、一初始次镜以及一初始三镜；建立一新的物像关系，选取多条第一特征光线，该多条第一特征光线从物方空间正向追踪到一图像传感器，保持所述初始主镜与初始次镜不变，根据该多条第一特征光线及该新的物像关系求解待求第三反射镜上的多个第一特征数据点，将多个第一特征数据点进行曲面拟合，得到第三反射镜；选取多个视场以及多条第二特征光线，使所述多条第二特征光线从图像传感器反向追踪到物方空间，根据该多条第二特征光线及新的物像关系求解待求的主反射镜上的多个第二特征数据点，将多个第二特征数据点进行曲面拟合，得到主反射镜。

技术领域

本发明涉及成像系统设计领域，特别涉及一种用作斜视相机镜头的光学系统的设计方法。

背景技术

通常的成像系统，如相机，都是正视被观测的目标进行拍摄。然而，在一些特殊领域，如高空观察有障碍物的地面，相机在待观测区域的正上方的无法观测到待观测区域，这就需要一种特殊的成像系统，即斜视相机的成像系统。请参见图1，A和B之间的区域为待观测区域，观测点为C点。将A点的视场与经过C点的竖直线的夹角称为倾斜角。对于相机而言，A点和B点的物距有较大差别，B点物距大于A点，因此，得到的照片中，A分辨率高于B点，照片分辨率不均匀。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种用作斜视相机镜头的光学系统设计方法，该方法所设计出的用作斜视相机镜头的光学系统可以克服以上缺点。

一种用作斜视相机镜头的光学系统的设计方法，其包括一下步骤：

S1：建立一初始系统，该初始系统包括一初始主镜、一初始次镜以及一初始三镜，所述初始主镜设置在物方光线的入射光路上，用于将所述物方光线反射，形成一第一反射光；所述初始次镜设置在所述初始主镜的反射光路上，用于将所述第一反射光二次反射，形成一第二反射光，所述初始三镜设置在所述次镜的反射光路上，用于将所述第二反射光再次反射，形成一第三反射光；

S2：建立一新的物像关系，该新的物像关系的建立所基于的公式为：

其中，ω为视场角，p为单个像素单元的大小，H为斜视相机的海拔高度；

S3：选取多条第一特征光线，该多条第一特征光线从物方空间正向追踪到一图像传感器，保持所述初始主镜与初始次镜不变，根据该多条第一特征光线及该新的物像关系逐点求解待求第三反射镜上的多个第一特征数据点，将得到的多个第一特征数据点进行曲面拟合，得到所述第三反射镜；以及

S4：选取多个视场以及多条第二特征光线，使所述多条第二特征光线从图像传感器反向追踪到物方空间，保持所述初始次镜与第三反射镜不变，根据该多条第二特征光线及新的物像关系逐点求解待求的主反射镜上的多个第二特征数据点，将得到的多个第二特征数据点进行曲面拟合，得到主反射镜。

与现有技术相比，本发明提供的用作斜视相机镜头的光学系统的设计方法所设计的用作斜视相机镜头的光学系统具有以下优点：第一，用作斜视相机镜头的光学系统可以使斜视相机获得分辨率均一的图像；第二，本发明提供的用作斜视相机镜头的光学系统次反射镜的反射面为球面，相比三个反射镜均为自由曲面的光学系统，控制因素较少，比较容易设计。

附图说明

图1为斜视相机与待观测区域的位置关系示意图。

图2为本发明实施例提供的用作斜视相机镜头的光学系统的光路及结构示意图。

图3为本发明实施例提供的用作斜视相机镜头的光学系统所成的图像与传统的光学系统所成的图像的分辨率对比图。

图4为本发明实施例提供的用作斜视相机镜头的光学系统的传递函数图。

图5为本发明实施例提供的初始系统的光路及结构示意图。