[发明专利]同心阵列光学系统

说明书

同心阵列光学系统涉及光学系统技术领域，解决了现有系统的尺寸不满足需求的问题，包括：同心透镜，目标光束经同心透镜实现一次成像；阵列透镜，所述阵列透镜设置在一次像面上，包括N个子透镜单元；目标光束经同心透镜汇聚后照射到子透镜单元上，子透镜单元使照射到其上的光束向子系统对应光轴方向偏折；子系统，一个子系统对应一个子透镜单元设置，子系统包括孔径光阑和透镜组；经子透镜单元偏折的光束先经孔径光阑限束后经透镜组二次成像。本发明可以获取很大范围的视场，同时简化了同心系统的结构，保证一个较小的系统三维空间尺寸，保证了探测器的响应强度同时降低了图像处理的难度。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，具体涉及同心阵列光学系统。

背景技术

大视场光学系统，可以进行大视场信息的获取，有助于实现大范围的探测，在检测，安防领域均有十分广泛的应用。现有的大视场光学系统，系统的轴向尺寸与系统入瞳口径的比值、径向尺寸与系统入瞳口径的比值一般为几十倍，难以满足实际应用对大视场光学系统尺寸的需求。

发明内容

为了解决现有大视场光学系统尺寸大不能满足实际需求的问题，本发明提供同心阵列光学系统。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

同心阵列光学系统，包括：

同心透镜，目标光束经同心透镜一次成像得到一次像面；

阵列透镜，所述阵列透镜包括多个子透镜，所述子透镜设置在一次像面上；

子系统，所述子系统数量与子透镜相同，且子系统与子透镜一一对应设置，子系统包括孔径光阑和透镜组；

目标光束经同心透镜汇聚后照射到子透镜上，子透镜使照射到其上的光束向其光轴方向偏折后，传输至其对应的孔径光阑和透镜组上，孔径光阑对照射至其上的光束限束，透镜组将照射至其上的光束二次成像；

所述子透镜前表面与一次像面距离的最大值δ为满足：

其中，R_f为子透镜的前表面半径；R_p为一次像面的像面半径；h为交点与子透镜的光轴的距离，所述交点为子透镜与一次像面的交点。

本发明的有益效果是：

1、本发明的同心阵列光学系统可以获取很大范围的视场的同时保证一个较小的系统三维空间尺寸。本发明的同心阵列光学系统，可以让系统的轴向尺寸与系统入瞳口径之间的比值、以及径向尺寸与系统入瞳口径之间的比值均控制在15:1以内。同心透镜可以保证系统0视场的成像质量与对应各个视场的成像质量保持恒定，有助于保证同心透镜的系统成像性能；采用同心透镜加阵列透镜的形式可以保证系统最后采用平面探测器，便于实际使用；同时在子系统上安装孔径光阑，以此保证在同心阵列光学系统上实现一个虚拟光阑的作用，保证同心阵列光学系统无需采用实体光阑，简化了同心阵列光学系统的结构。

2、本发明与经典的同心阵列镜头相比，对应某一视场的光线会单独成像在一个像面处，保证了探测器的响应强度同时降低了图像处理的难度，可以使用探测器接收到的图像信息直接进行图像拼接，提高了信息有效获取的能力。

3、本发明对应单个子系统的不同视场时，同心阵列光学系统的入瞳位置不会发生移动，保证了同心透镜各个视场光路保持一致，简化了同心透镜以及子系统的系统形式，保证了光学系统形式紧凑，尺寸紧凑，结构小巧，有利于实际应用。即完成相同的探测要求，该系统的尺寸更为紧凑小巧。该系统便于安装在一较小空间中进行目标探测。本发明系统无需采用曲面探测器，一切采用平面探测器对信息进行接收，有助于系统的实际使用。