一种基于成像主镜的阵列光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于成像主镜的阵列光学系统，属于光学系统领域，解决了现有技术中光学系统整体视场范围小、前端口径大的问题。一种基于成像主镜的阵列光学系统，包括成像主镜和转像镜组；所述转像镜组包括第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头；所述第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头在空间成矩形排布；所述第一转像镜头与第二转像镜头二者的中心轴线以及第三转像镜头和第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角，小于所述第一转像镜头与第三转像镜头二者的中心轴线以及第二转像镜头与第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角。本实用新型专利技术扩大了整个光学系统的视场范围，同时缩小了光学系统的前端口径。小了光学系统的前端口径。小了光学系统的前端口径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于成像主镜的阵列光学系统


[0001]本技术涉及光学系统
，尤其涉及一种基于成像主镜的阵列光学系统。

技术介绍

[0002]传统的目标光电侦察相机视场角较小，需要摆扫整个机构或者经过多个光学镜头的人工拼接调整才可以扩大搜索视场，整个操作非常繁杂且不便，因此很难以对大范围区域开展实时监视，不能满足现代对侦察设备的全面性、准确性、小型性的需求。
[0003]另外，为了实现具有大视场高分辨率性能的光学成像系统，解决途径是将多个小视场高分辨率镜头对应不同的视场进行拼接。目前常见的拼接方式是直接将多个独立的镜头利用一个大尺寸法兰盘进行固定，方式简单。但随着镜头焦距的增大以及镜头个数的增加，镜头前端口径也逐渐增大，进而整个系统的体积及重量也迅速增大，从而限制其无法在小型场景中的应用。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本技术旨在提供一种基于成像主镜的阵列光学系统，用以解决现有光学系统整体视场范围小、前端口径大的问题。
[0005]本技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于成像主镜的阵列光学系统，包括成像主镜和转像镜组；所述转像镜组包括第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头；所述第一转像镜头、第二转像镜头、第三转像镜头和第四转像镜头在空间成矩形排布；所述第一转像镜头与第二转像镜头二者的中心轴线以及第三转像镜头和第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角，小于所述第一转像镜头与第三转像镜头二者的中心轴线以及第二转像镜头与第四转像镜头二者的中心轴线之间的夹角。
[0007]进一步地，所述成像主镜沿光线入射方向自前向后依次包括弯月形的第一外层透镜、实体球透镜和弯月形的第二外层透镜。
[0008]进一步地，所述实体球透镜的折射率为1.428；所述第一外层透镜和第二外层透镜的折射率为2.35。
[0009]进一步地，每个转像镜头的焦距为15.8mm，F数为5，增透膜层波段为480～650nm，成像视场范围为20
°×
16
°
。
[0010]进一步地，所述第一转像镜头沿光线入射方向自前向后依次包括第一镜片、第二镜片、第三镜片组、第四镜片组、第五镜片和第六镜片。
[0011]进一步地，所述第一镜片为弯月形负透镜，第二镜片为双凸透镜，第三镜片组为胶合凸透镜，第四镜片组为胶合负透镜，第五镜片为双凸透镜，第六镜片为弯月形正透镜。
[0012]进一步地，所述第一镜片的折射率为1.8052；所述第二镜片的折射率为1.713；所述第三镜片组的折射率为1.7552；所述第四镜片组的折射率为1.5688；所述第五镜片的折
射率为1.8052；所述第六镜片的折射率为1.713。
[0013]进一步地，所述第一镜片的焦距范围是
‑
49.5mm≤f211≤
‑
45.2mm；所述第二镜片的焦距范围是19.8mm≤f212≤22.4mm；所述第三镜片组的焦距范围是293.1mm≤f213≤302.5mm；所述第四镜片组的焦距范围是
‑
21.9mm≤f214≤
‑
24.5mm；所述第五镜片的焦距范围是26.4mm≤f215≤30.2mm；所述第六镜片的焦距范围是25.8mm≤f216≤27.2mm。
[0014]进一步地，所述第三镜片组依次由第三镜片组头片和第三镜片组末片胶合而成；所述第四镜片组从依次由第四镜片组头片和第四镜片组末片胶合而成。
[0015]进一步地，所述第一镜片的厚度为2.5mm；所述第二镜片的厚度为4.35mm；所述第三镜片组厚度为7.87mm；所述第四镜片组的厚度为9mm；所述第五镜片的厚度为2.5mm；所述第六镜片的厚度为3.45mm。
[0016]本技术至少可实现如下有益效果之一：
[0017](1)本技术包括成像主镜和一个转像镜组，该转像镜组包括多个转像镜头，其中成像主镜对全视场场景进行一次成像，并形成一个中间像面，成像主镜在该过程中起到汇聚全视场能量信息的作用，但该像面清晰度较差。中间像面后的每个转像镜头，其成像视场对应中间像面上的不同局部区域，相当于多个转像镜头将中间像面划分成了多个部分，每个转像镜头对与其相应的局部中间像面进行二次成像，在此过程中主要进行光路优化，最终形成多个清晰的小像面，并投射到多个相机上进行图像输出，多个输出图像再进行拼接处理，最后复原全视场大视野的场景影像。
[0018](2)本技术中转向镜组中设置第一转像镜头与第二转像镜头二者的中心轴线以及第三转像镜头和第四转像镜头二者的中心轴线的夹角均为12
°
；第一转像镜头与第三转像镜头二者的中心轴线以及第二转像镜头与第四转像镜头二者的中心轴线的夹角均为16
°
。因此，本装置的所述水平距离小于所述竖直距离，当成像主镜与每个转像镜头都形成20
°×
16
°
的子系统时，通过上述角度的设置可以拼接成形一个视场为36
°×
28
°
的大系统，即通过一个成像主镜与四个转像镜头相结合，可将原有视场面积扩大近4倍，大大增加了视野范围。
[0019](3)本技术中要通过转像镜组的空间设计保证每个转向镜头之间视场的相对位置关系，还要保证每个转向镜头在空间结构上互不干涉，因此转像镜组的像面与物面的尺寸比值的选取，决定了系统初始模型及尺寸等重要参数，本技术将转像比设置为0.3，以保证视场重叠面积最小且转像镜组之间互不干涉。
[0020]本技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0021]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0022]图1为本技术一种基于成像主镜的阵列光学系统的示意图；
[0023]图2为本技术一种设有基于成像主镜的阵列光学系统装置的结构示意图；
[0024]图3为本技术一种设有基于成像主镜的阵列光学系统装置的主视图；
[0025]图4为本技术图3中的A
‑
A面剖视图；
[0026]图5为本技术图3中的B
‑
B面剖视图；
[0027]图6为本技术一种设有基于成像主镜的阵列光学系统装置中转向镜的局部剖视图示意图1；
[0028]图7为本技术一种设有基于成像主镜的阵列光学系统装置中转向镜的局部剖视图示意图2；
[0029]图8为本技术一种设有基于成像主镜的阵列光学系统装置的右视图；
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，包括成像主镜(1)和转像镜组(2)；所述转像镜组(2)包括第一转像镜头(21)、第二转像镜头(22)、第三转像镜头(23)和第四转像镜头(24)；所述第一转像镜头(21)、第二转像镜头(22)、第三转像镜头(23)和第四转像镜头(24)在空间成矩形排布；所述第一转像镜头(21)与第二转像镜头(22)二者的中心轴线以及第三转像镜头(23)和第四转像镜头(24)二者的中心轴线之间的夹角，小于所述第一转像镜头(21)与第三转像镜头(23)二者的中心轴线以及第二转像镜头(22)与第四转像镜头(24)二者的中心轴线之间的夹角。2.根据权利要求1所述的基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，所述成像主镜(1)沿光线入射方向自前向后依次包括弯月形的第一外层透镜(12)、实体球透镜(11)和弯月形的第二外层透镜(13)。3.根据权利要求2所述的基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，所述实体球透镜(11)的折射率为1.428；所述第一外层透镜(12)和第二外层透镜(13)的折射率为2.35。4.根据权利要求1或2所述的基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，每个转像镜头的焦距为15.8mm，F数为5，增透膜层波段为480～650nm，成像视场范围为20
°×
16
°
。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，所述第一转像镜头(21)沿光线入射方向自前向后依次包括第一镜片(211)、第二镜片(212)、第三镜片组(213)、第四镜片组(214)、第五镜片(215)和第六镜片(216)。6.根据权利要求5所述的基于成像主镜的阵列光学系统，其特征在于，所述第一镜片(211)为弯月形负透镜，第二镜片(212)为双凸透镜，第三镜片组(213)为胶合凸透镜，第四镜片组(214)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，廉黎，张微微，陈硕阳，饶志涛，王佳佳，
申请(专利权)人：北京华航无线电测量研究所，
类型：新型
国别省市：