[发明专利]一种基于同心球二次成像的光学成像系统

权利要求书

1.一种基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，包括同心球物镜和子孔径相机阵列，所述子孔径相机阵列由至少两个子孔径相机构成，子孔径相机包括二次成像镜头和图像传感器，各子孔径相机的光轴通过所述同心球物镜的中心，各图像传感器布置在同一球面上，相邻子孔径相机的视场重叠，所有子孔径相机的视场叠加构成所述光学成像系统的视场角大于或者等于120°×70°，物方角分辨率为50μrad，所述光学成像系统的焦距大于或者等于37mm。

2.根据权利要求1所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的总像素数为43200×25200，F#为3，工作波段为480nm～650nm。

3.根据权利要求1所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，所述子孔径相机包括第一透镜、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，每一个透镜中以靠近同心球物镜的面作为该透镜的前面，第一透镜的前面和后面曲率半径分别为41.137mm和283.812mm，厚度为4mm，口径为14.4mm；第二透镜为双胶合透镜，第二透镜的前面、中面和后面的曲率半径分别为27.41mm、-28.97mm和66.02mm，厚度为4.5mm，口径为15mm；第三透镜为双胶合透镜，第三透镜的前面、中面和后面的曲率半径分别为161.316mm、8.94mm和-18.07mm，厚度为2.5mm，口径为14mm；第四透镜的前面和后面曲率半径分别为-15.887mm和-87.523mm，厚度为4mm，口径为14mm；第五透镜的前面和后面曲率半径分别为-490.073mm和-19.53mm，厚度为5mm，口径为15mm；第六透镜的前面和后面曲率半径分别为-13.32mm和-39.915mm，厚度为3mm，口径为14mm；第七透镜的前面和后面曲率半径分别为11.072mm和7.15mm，厚度为7.5mm，口径为14mm。

4.根据权利要求1所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，所述同心球物镜包括五个图像接收面，子孔径相机阵列中的子孔径相机均分为五个部分，每一个部分的子孔径相机分别对应一个图像接收面。

5.根据权利要求1所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，所述同心球物镜由内外两层球面光学玻璃组成，内层和外层形成五个具有相同的曲率中心的面，依次为第一面、第二面、第三面、第四面和第五面；第一面的曲率半径为50mm，厚度为22.49mm，口径为96mm；第二面的曲率半径为27.51mm，厚度为27.51mm，口径为54.2mm；第三面的曲率半径为无穷大，厚度为27.51mm，口径为54.2mm；第四面的曲率半径为-27.51mm，厚度为22.49mm，口径为54.2mm；第五面的曲率半径为-50mm，厚度为31.6mm，口径为96mm。

6.根据权利要求1或5所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，所述同心球物镜的焦距在74mm至92.5mm之间。

7.根据权利要求3所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，各子孔径相机中的第一透镜的口径对同心球物镜的球心张角小于或者等于5.71°。

8.根据权利要求6所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，各子孔径相机的视场在所述同心球物镜的一次像面上等角度均匀布置。

9.根据权利要求3或7所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，单个子孔径相机的全视场为9.12°，子孔径相机中的第一透镜在视场中的物理锥角边界为5.71°，图像传感器的短边覆盖的视场角为8.726°。

10.根据权利要求9所述的基于同心球二次成像的光学成像系统，其特征在于，相邻子孔径相机之间的最大夹角为7.71°，最小夹角为6.34°，光学成像系统的弦长率为0.216，填充率值为76.61％。