[发明专利]一种紧凑型超分辨成像光学系统

说明书

本发明涉及成像光学系统设计技术领域，特别是一种紧凑型超分辨成像光学系统。该光学系统的光路上依次设置有入射镜头、数字微镜阵列(DMD)、出射镜头、图像采集装置，通过设置入射透镜组的入射光轴与出射透镜组的出射光轴的夹角为24°，直接将透过入射透镜组的入射光线通过数字微镜阵列成像和反射，反射的光线再经出射透镜组到达图像采集装置进行成像，以DMD数字微镜阵列为编码器，结合图像重建技术实现原始图像的高分辨复原，解决了现有通过DMD成像的光学系统在实际应用中无法满足集成化、小型化的需求问题。

技术领域

本发明涉及成像光学系统设计技术领域，特别是一种紧凑型超分辨成像光学系统。

背景技术

传统光学成像系统的分辨率一般由探测器像素尺寸决定,为了有效地提高空间分辨率，各国研究人员一直在探索超分辨成像理论与方法，从最初的微扫描技术到目前广泛应用于传输型航天遥感相机的亚像元技术等。

压缩感知理论是一种基于空间目标的稀疏可重构性的计算成像方法，利用适当的硬件设备来完成压缩采样，利用DMD(Digital Micro-mirror Device)数字微镜阵列为作为测量矩阵，在单元探测器上获取了原理验证性图像，DMD由成千上万微反射镜组成，每个微反射镜以对角线为轴做±12°的偏转，是一个二维空间光调制器。

有中国专利公布号为CN104977700A的专利文献公开了一种用于DMD相机的光学系统，包括入射光学系统、出射光学系统、TIR棱镜、DMD、CCD/CMOS，入射光学系统的作用是尽可能多的收集外界的光线，并在DMD上成像和反射，反射光线通过TIR透镜和出射光学系统到达CCD/CMOS，TIR棱镜重新利用了光从光密介质入射到光疏介质时会发生全反射的性质，通过计算棱镜对应斜边的倾斜角度，改变入射光线的走向，保证“开”态的入射光线全部进入DMD的投影光学系统，而“关”态的入射光线全部被反射出投影光学系统。但为了满足全反射条件，该TIR棱镜的设计较为复杂，还要满足光的透过率，因此上述光学系统的设计比较繁琐，实现较为困难，经过多重反射后的成像质量较差，同时成像的光路较长，入射光路与出射光路夹角过大，无法满足集成化、小型化的设计要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑型超分辨成像光学系统，用以解决现有通过DMD成像的光学系统在实际应用中无法满足集成化、小型化的需求问题。

为实现上述目的，本发明提供一种紧凑型超分辨成像光学系统，包括以下技术方案：

方案一：一种紧凑型超分辨成像光学系统，包括入射透镜组、数字微镜阵列、出射透镜组和图像采集装置，入射光线透过所述入射透镜组汇聚到数字微镜阵列上成像并反射，经数字微镜阵列反射的光线通过所述出射透镜组到达图像采集装置，所述入射透镜组的入射光轴与所述出射透镜组的出射光轴的夹角为24°。

有益效果是，本方案一通过设置入射透镜组的入射光轴与出射透镜组的出射光轴的夹角为24°，直接将透过入射透镜组的入射光线通过数字微镜阵列成像和反射，反射的光线再经出射透镜组到达图像采集装置进行成像，以DMD数字微镜阵列为编码器，结合图像重建技术实现原始图像的高分辨复原，解决了现有通过DMD成像的光学系统在实际应用中无法满足集成化、小型化的需求问题。

方案二：在方案一的基础上，还包括壳体，所述壳体内有空腔，所述壳体表面设置有入射端面和出射端面，所述入射端面上设有入射开口，所述入射开口用于安装对应的入射透镜组；所述出射端面上设有出射开口，所述出射开口用于安装对应的出射透镜组。

方案三：在方案二的基础上，所述入射光轴与所述入射端面垂直设置，所述出射光轴与所述出射端面垂直设置。

方案四：在方案三的基础上，所述入射透镜组的各元件与所述出射透镜组的各元件不接触。

方案五：在方案四的基础上，所述出射透镜组沿出射方向依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第一透镜为“D”字型。