[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用編程調(diào)節(jié)成像參數(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110005893.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112327479B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周宇;李維平;鄧然;李粵;杜勉珂;邵文挺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京卓立漢光儀器有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 薛平;侯天印

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用編程調(diào)節(jié)成像參數(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、環(huán)境因素生成器及透光部件，通過(guò)獲取滿(mǎn)足成像要求的透光部件的光學(xué)參數(shù)，根據(jù)所述光學(xué)參數(shù)與環(huán)境因素的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，生成環(huán)境因素生成器的控制程序；在進(jìn)行成像時(shí)，發(fā)光部件發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透光部件成像在像面上，計(jì)算機(jī)通過(guò)所述控制程序控制所述環(huán)境因素生成器，由所述環(huán)境因素生成器調(diào)節(jié)所述透光部件的環(huán)境因素，使透光部件的光學(xué)參數(shù)達(dá)到成像要求，在實(shí)施過(guò)程中只需要導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的程序就可以在多種不同要求的成像系統(tǒng)中重復(fù)使用，在滿(mǎn)足成像要求的前提下有效降低了加工難度及加工成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種利用編程調(diào)節(jié)成像參數(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在成像領(lǐng)域，光學(xué)系統(tǒng)的像差主要包含七種，分別為球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、軸向色差、垂軸色差，由于這些像差的存在，極大的影響到了成像效果，使拍攝到的物體所成的像變得模糊不清，從伽利略制作的第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始，科學(xué)家們?cè)谠O(shè)計(jì)成像裝置的時(shí)候主要考慮的就是在滿(mǎn)足放大倍數(shù)的要求下如何有效降低上述七種像差。之所以存在上述像差，究其根本主要是因?yàn)槟壳肮鈱W(xué)材料和材料表面的曲率面型的加工能力做不到完美消除公差。

要想最大限度的降低像差的影響，必須要在光學(xué)材料的曲率面型和光學(xué)材料上進(jìn)行改進(jìn)。在現(xiàn)有的成像光學(xué)系統(tǒng)主要是靠多片透鏡、多種材料、多種曲率半徑、多種面型，再配合各種光學(xué)元件之間的距離才能實(shí)現(xiàn)最大限度的減小像差，在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)引入自由曲面或是多階非球面可以消除某一種像差，比如球差，但是仍然不能完美的消除其他像差。并且，現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)主要是由多種材料配合的透鏡組構(gòu)成光學(xué)元件數(shù)量往往比較多，占用的空間比較大，加工公差和裝配公差也比較嚴(yán)格，從而導(dǎo)致生產(chǎn)難度大，加工費(fèi)用高昂。

綜上來(lái)看，亟需一種能夠克服上述問(wèn)題，能夠有效消除像差的光學(xué)成像技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種利用編程調(diào)節(jié)成像參數(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)及方法；該系統(tǒng)及方法通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)控制作用到透光部件上的一種或多種環(huán)境因素，使透光部件的光焦度、折射率及色散系數(shù)達(dá)到成像要求，從而使待成像物體經(jīng)過(guò)透光部件后得到一個(gè)滿(mǎn)足放大倍數(shù)，且像差趨近于零的成像，在實(shí)施過(guò)程中只需要導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的程序就可以在多種不同要求的成像系統(tǒng)中重復(fù)使用，在滿(mǎn)足成像要求的前提下，同時(shí)降低了加工難度及加工成本。

在本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提出了一種利用編程調(diào)節(jié)成像參數(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、環(huán)境因素生成器及透光部件；其中，

所述計(jì)算機(jī)用于獲取滿(mǎn)足成像要求的透光部件的光學(xué)參數(shù)，根據(jù)所述光學(xué)參數(shù)與環(huán)境因素的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，生成環(huán)境因素生成器的控制程序；

在進(jìn)行成像時(shí)，發(fā)光部件發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透光部件成像在像面上，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)所述控制程序控制所述環(huán)境因素生成器，由所述環(huán)境因素生成器調(diào)節(jié)所述透光部件的環(huán)境因素，使透光部件的光學(xué)參數(shù)達(dá)到成像要求。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)包括：

光學(xué)參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)光學(xué)像差理論計(jì)算滿(mǎn)足成像要求的透光部件的光學(xué)參數(shù)。

進(jìn)一步的，所述透光部件的光學(xué)參數(shù)至少包括：光焦度、折射率和色散系數(shù)的分布。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)包括：

編程模塊，用于根據(jù)所述透光部件的光焦度、折射率和色散系數(shù)的分布與環(huán)境因素的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，生成環(huán)境因素生成器的控制程序；

其中，所述控制程序用于在已知光焦度、折射率及色散系數(shù)的情況下控制所述環(huán)境因素生成器，由所述環(huán)境因素生成器調(diào)節(jié)所述透光部件的環(huán)境因素，使透光部件的光學(xué)參數(shù)達(dá)到成像要求。

進(jìn)一步的，所述成像要求至少包括：成像放大一定倍數(shù)，成像的球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變及色差趨近于零。