[发明专利]一种宽视场高分辨率光学系统

权利要求书

1.一种宽视场高分辨率光学系统，其包括位于物面(P1)与像面一(P2)之间的投影物镜一(PRJ1)，其特征在于：所述大视场高分辨光学系统还包括分割透镜阵列(LA)、成像透镜阵列(PLA)、像感器阵列(P3A)、信号处理单元，所述信号处理单元电性连接于像感器阵列(P3A)；

分割透镜阵列(LA)采用若干分割透镜阵列式布局，成像透镜阵列(PLA)采用若干成像透镜阵列式布局，像感器阵列(P3A)采用若干像感器阵列式布局，这三个阵列中的每个单元为相互对应的一对一的映射关系；

分割透镜阵列(LA)位于像面一(P2)的附近，而成像透镜阵列(PLA)、像感器阵列(P3A)均位于像面一(P2)远离物面(P1)的一侧；成像透镜阵列(PLA)还位于像面一(P2)与像感器阵列(P3A)之间；

物面(P1)通过投影物镜一(PRJ1)成像到像面一(P2)，像面一(P2)为中间像面，像面一(P2)被分割透镜阵列(LA)分割成分视场阵列，再通过成像透镜阵列(PLA)成像到像感器阵列(P3A)的感光面，而使像感器阵列(P3A)采集到图像信息阵列，所述信号处理单元将所述图像信息阵列通过图像处理方式获得物面(P1)的宽视场高分辨率计算摄像；

其中，像面一(P2)为面向物面(P1)的凹球面；分割透镜阵列(LA)，成像透镜阵列(PLA)和像感器阵列(P3A)组成等分视场成像阵列各单元，以像面一(P2)的凹球面的球心或相近的投影物镜一(PRJ1)中心线上的一点为中心，呈放射状规则性排列；且满足：

Sin(αy–αarray)<0.5NA/β，

αin<NA/β，

0.8<Lpout/Rim<1.2，

其中，αy为在像面一(P2)处像高为y的主光线与投影物镜一(PRJ1)中心线的夹角，

αarray为分视场成像阵列各单元中心线与投影物镜一(PRJ1)中心线的夹角，

αin为像面一(P2)的主光线入射角，

NA为物面(P1)数值孔径，

β为投影物镜一(PRJ1)的放大倍率，取正值，

Lpout为像面一(P2)出瞳距离，

Rim像面一(P2)的凹球面的曲率半径。

2.如权利要求1所述的宽视场高分辨率光学系统，其特征在于：从物面(P1)到像面一(P2)，投影物镜一(PRJ1)依次包括前透镜群组、分光器件一(BS1)、后透镜群组；所述宽视场高分辨率光学系统还包括分光器件二(BS2)、投影物镜二(PRJ2)，从物面(P1)到一个像面二(P4)，所述前透镜群组、分光器件一(BS1)、分光器件二(BS2)、投影物镜二(PRJ2)依次构成成像系统。

3.如权利要求2所述的宽视场高分辨率光学系统，其特征在于：所述宽视场高分辨率光学系统还包括照明系统一、照明系统二中的至少一者，以对物面(P1)提供照明；

所述照明系统一含有多个波长不同的LED光源的至少一个LED阵列光源、与所述至少一个LED阵列光源相对应的至少一个LED光源聚光透镜、与所述至少一个LED光源聚光透镜相对应的且还与LED光源波长相关的至少一个2向分色器件；所述LED阵列光源将多个不同波长的LED光源的多个不同光谱能量依次通过相应的光源聚光透镜与相应的2向分色器件汇集到相近位置和相近方向，并依次通过分光器件二(BS2)、分光器件一(BS1)、所述前透镜群组最终投射到物面(P1)；

所述照明系统二采用激光照明，所述照明系统二的激光波面在像面二(P4)处与像面二(P4)平行或偏向一个角度，再依次通过投影物镜二(PRJ2)、分光器件二(BS2)、分光器件一(BS1)、所述前透镜群组最终投射到物面(P1)。

4.如权利要求3所述的宽视场高分辨率光学系统，其特征在于：从物面(P1)与像面二(P4)的成像系统的放大倍率小于从物面(P1)与像面一(P2)的投影物镜一(PRJ1)的放大倍率，所述像面二(P4)处设置像感器和信号处理单元构成物面(P1)的摄像系统，所述像面二(P4)处像感器像元数目总和少于像感器阵列(P3A)的像元数目总和。