CN117784415A - 一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，该光学系统包括主镜、像差改正器、分束模块、输出像面、靶面组件；靶面组件和像差改正器具有对称轴为光轴A，输出像面和主镜具有对称轴为光轴B；该光学系统具有平面对称性，光轴A和光轴B位于其对称平面内；分束模块包括分束平板和补偿模块；该光学系统用于将物体经靶面组件的光波，透过像差改正器折射，再经过分束平板反射，再经过主镜的折射面折射后，被主镜的内反射面反射，再次经过主镜的折射面折射，再透过分束平板反射，再透过补偿模块、最终成像在输出像面处。该光学系统具有较大工作距离，能产生中小数值孔径的大尺寸像面，在大视场范围内和较宽工作波长范围内具有较小像差。
Description
技术领域
本发明属于辅助测试光学系统技术领域，尤其涉及一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统。
背景技术
大尺寸图像传感器能提供高空间带宽积，是影响该类光学系统所能输出的光学信息总量的主要限制因素，对于高性能光学系统至关重要，目前主要应用于天文观测和对地遥感中的大口径长焦距的光学系统。图像传感器的空间带宽积，由其传感器的面积和像素尺寸确定，在过去的20年间，图像传感器已取得了较大进展，可见光波段的CCD和CMOS图像传感器，其最大像元规模均已达到数亿像素级别，最小像素尺寸可以达到1~2um。即便如此，为了使得系统获得更高的空间带宽积，单片传感器依然往往不能满足该类应用的需求，行业中常采用多片图像传感器拼接来实现大尺寸高分辨率的面阵组件。该类技术已经应用到众多高性能的天文观测与对地遥感系统中。例如，地基巡天望远镜LSST，其焦平面由201块4096×4096分辨率的可见波段的CCD拼接而成。对于红外系统，由于其图像传感器的制造工艺限制，大尺寸图像传感器更依赖于拼接技术，James Webb空间望远镜使用了10片2k×2k的HgCdTe探测器。
随着近年的激光通信技术的发展，对地遥感与卫星激光通信一体化的发展趋势较为明朗。与现有的微波通信技术相比，卫星激光通信技术具有数据率高、抗干扰和保密性好等显著优点，是今后卫星通信的有效补充技术手段。目前，国内外已开展了多项卫星光通信在轨试验，正在逐步开展军事和商业航天应用，卫星互联网技术已经在国际作争中开始发挥作用。而卫星激光通信与对地遥感技术结合后，有多方面的裨益：一方面，从激光通信角度，遥感的大口径为其提供了更好的传输性能，还可以充分利用遥感中的大尺寸图像传感器实现大视场角范围内的通信捕获工作；另一方面，从遥感角度，可以在获取遥感图像后，较为方便地实现将数据以激光通信方式传输至地面激光通信终端，或者其它中继卫星的激光通信终端，再由中继卫星进行数据转发至地面。
对于大尺寸图像传感器，尤其是基于拼接技术的大尺寸图像传感器组件，由于其是高性能光学系统的关键，在项目研制过程中需要对其进行各类光学检测，模拟其成像过程，以验证其各项光学性能。如果等待与大尺寸图像传感器配套的高性能光学系统研制完毕后再进行其图像传感器组件测试，将严重影响项目研制周期，甚至影响项目成败。而采用常规模拟成像光路进行测试, 受限于其所能提供的空间带宽积较为有限, 只能对其进行局部范围的高分辨率测试, 难以进行拼接位置精度、畸变、像移、增益均匀性等测试，因此该类高性能光学系统的研制带来了诸多技术风险。
因此，对用于诸如天文观测和对地遥感等高性能光学系统中的大尺寸图像传感器，其研制过程中，需要有高空间带宽积(不小于所研制高性能光学系统的空间带宽积)的辅助测试光学系统，生成与大尺寸图像传感器组件（直径100mm以上）参数匹配的像面，以用于测试该大尺寸图像传感器组件，从而为高性能光学系统的研制质量和研制周期提供保障。该类辅助测试系统需要有很大的空间带宽积(大于100mm*100pixel/mm)，能产生指定数值孔径(典型值为0.01~0.10)的大尺寸(典型直径大于100mm)像面，且需要在其大视场范围内和测试波长范围内具有可忽略的波像差(期望远小于所研制高性能光学系统的像差)。除此之外，还需充分考虑其它多方面因素，如具有很大的工作距离、制造周期较短、制造成本较低(相对于所研制的高性能光学系统来说可忽略，例如1/100)、良好的环境适应性。
发明内容
针对上述存在问题，本发明提出一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，该光学系统具有较大工作距离，能产生中小数值孔径的大尺寸像面，在其大视场范围内和较宽工作波长范围内具有较小的像差。光学系统结构简单，能以较低成本和周期实现其制造，因此适合作为辅助检测系统用于对大尺寸图像传感器组件进行测试，从而为诸如天文观测和对地遥感等高空间带宽积的高性能光学系统的研制质量和研制周期提供良好的保障。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，包括主镜、像差改正器、分束模块、输出像面、靶面组件；所述靶面组件和像差改正器具有对称轴为光轴A，所述输出像面和主镜具有对称轴为光轴B；该光学系统具有平面对称性，光轴A和光轴B位于其对称平面内；分束模块包括分束平板和补偿模块；该光学系统用于将物体经靶面组件的光波，透过像差改正器折射，再经过分束平板反射，再经过主镜的折射面折射后，被主镜的内反射面反射，再次经过主镜的折射面折射，再透过分束平板反射，再透过补偿模块、最终成像在输出像面处；光束透过分束平板时所产生的非常规彗差，由补偿模块所产生的等量反向彗差进行校正，光束透过分束平板和补偿模块时所产生的非常规像散，两者符号相同，其叠加之和，由主镜的内反射面的等量反向像散进行校正。
进一步地，所述补偿模块采用慧差补偿平板，所述分束平板和慧差补偿平板具有相同的光学厚度，分束平板的法线为光轴A和光轴B的角平分线；分束平板的法线与光轴B的夹角和慧差补偿平板的法线与光轴B的夹角数值相同，但方向相反，且分束平板的法线、慧差补偿平板的法线、光轴B三者均在该光学系统的对称平面内。
进一步地，所述主镜为弯月型内反射轮胎面，其靠近分束模块的一侧为折射面，远离分束模块一侧为内反射面，主镜的折射面的曲面形状为球面，主镜的折射面的曲率和内反射面的两个方向主曲率/>和/>之间满足如下关系：。
进一步地，所述主镜的焦距f 1与像差改正器的焦距f 2之间满足如下关系：。
进一步地，令所述分束平板的倾角为 ，单位为弧度；分束平板至主镜的折射面的距离为/> ，主镜的口径为/>，满足如下关系：/> ；令分束平板的倾斜角度为/>，其厚度为/>，折射率为/>，彗差补偿平板的倾斜角度为/> ，其厚度为/> ，折射率为/> ，满足如下关系：/>,。
进一步地，所述光学系统还包括设置在输出像面与慧差补偿平板之间的场镜，场景焦距与输出像面到主镜的间距相等。
进一步地，所述光学系统还包括设置在输出像面与慧差补偿平板之间增加像差改正器二，像差改正器二由一片或者多片透镜组成，透镜采用球面或者非球面形式。
进一步地，所述补偿模块采用彗差补偿平板、像散补偿平板一和像散补偿平板二的组合，其中像散补偿平板一和像散补偿平板二的与光轴B的倾斜角度相等但方向相反；像散补偿平板一和像散补偿平板二的法线构成的平面与光学系统的对称面垂直。
进一步地，所述分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一和像散补偿平板二选择材料相同，厚度相等，倾斜角度绝对值相等的镜片。所述主镜、分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一、像散补偿平板二、像差改正器中的各个镜片，选择材料折射率 n<1.60，色散Abbe数 V>60。
进一步地，所述主镜的内反射面采用复曲面或者离轴非球面或者能产生像散的反射镜。所述像差改正器由两片或者多片透镜镜片组成旋转对称光学镜头。
所述主镜的折射面使用非球面，主镜的内反射面采用非旋转对称自由曲面；在像差改正器中使用非球面。
本发明的光学系统采用了具有像差自补偿特性的分束模块实现分束折转，以弯月型内反射轮胎面为主镜承担主要光焦度，并补偿其中分束模块中残留视场均匀像散，以旋转对称的多片式像差改正器实现对主镜产生的常规的球差、像散和彗差进行校正。通过以上思路，本发明的光学系统相对于现有技术具有如下有益效果：
1.本发明的光学系统能生成大尺寸高分辨率的图像像面，在其大视场范围内和较宽工作波长范围内具有较小的像差；
2. 本发明的光学系统具有较大的物方工作距离和很大的像方工作距离；
3.本发明的光学系统结构简单，除主镜为的内反射表面为轮胎面外，其余各光学元件表面均为球面和平面，制造成本低，研制周期短；
4.该类系统很适合作为辅助检测系统用于对大尺寸图像传感器组件进行测试，从而为诸如天文观测和对地遥感等高空间带宽积的高性能光学系统的研制质量和研制周期提供良好的保障；也可以用于检测一些类似的中小型军用和民用光学系统，其检测范围不限于可见光系统，也可以基于本发明设计应用于紫外或红外的检测系统；在系统透过率满足要求的情况下，本发明的光学系统也可以用于对有限远目标进行光学成像，例如工业检测，在测试范围、分辨率和工作距离等方面也有显著优势，其成像应用不限于可见光成像，也可基于本发明设计应用于紫外或红外的成像系统。
附图说明
图1为本发明一种实施例下的光学系统光路示意图；
图2为本发明另一实施例下的光学系统光路示意图；
图3是本发明一种实施例所述补偿模块的结构示意图，图3中（a）展示了其在XOZ方向的俯视图；（b）展示了其在YOZ方向的侧视图；
图中各个部件说明：1、主镜；101、主镜的折射面；102、主镜的内反射面；2、像差改正器；3、分束模块；301、分束平板；302、彗差补偿平板；303、像散补偿平板一；304、像散补偿平板二；4、输出像面；5、靶面组件；601、光轴A；602、光轴B；7、场镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如附图1所示，本实施例的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，包括主镜1、像差改正器2、分束模块3、输出像面4、靶面组件5；所述靶面组件5和像差改正器2具有对称轴为光轴A601，所述输出像面4和主镜1具有对称轴为光轴B602；该光学系统具有平面对称性，光轴A601和光轴B602位于其对称平面内；所述分束模块3包括分束平板301和补偿模块；该光学系统用于将物体经靶面组件5的光波，透过像差改正器2折射，再经过分束平板301反射，再经过主镜的折射面101折射后，被主镜的内反射面102反射，再次经过主镜的折射面101折射，再透过分束平板301反射，再透过补偿模块、最终成像在输出像面4处；光束透过分束平板301时所产生的非常规彗差，由补偿模块所产生的等量反向彗差进行校正，光束透过分束平板301和补偿模块时所产生的非常规像散，两者符号相同，其叠加之和，由主镜的内反射面的等量反向像散进行校正。
本实施例中的补偿模块采用慧差补偿平板302，所述分束平板301和慧差补偿平板302具有相同的光学厚度，分束平板301的法线为光轴A601和光轴B602的角平分线；分束平板301的法线与光轴B602的夹角和慧差补偿平板302的法线与光轴B602的夹角数值相同，但方向相反，且分束平板301的法线、慧差补偿平板302的法线、光轴B602三者均在该光学系统的对称平面内。
本实施例的光学系统中，所述主镜1为弯月型内反射轮胎面，其靠近分束模块3的一侧为折射面，远离分束模块3一侧为内反射面，主镜的折射面101的曲面形状为球面，其像差既包含了传统旋转对称光学系统中的常规像差，也包含了由于元件倾斜和轮胎面等非旋转对称因素所产生的非常规像差。对此，采用了如下的像差补偿校正思路：主镜1承担了主要的光焦度，其折射面和内反射面的曲率半径接近，因此主镜1产生的色差较少。由主镜1所产生的常规球差，以及轴外视场的常规彗差和常规像散，由像差改正器2进行校正，光束透过分束平板301时所产生的非常规彗差，由彗差补偿平板302所产生的等量反向彗差进行校正。为使得该光学系统得到良好校正, 该光学系统满足以下关系：
主镜的折射面101的曲率和内反射面的两个方向主曲率/>和/>之间满足如下关系：/>。
本实施例中所述主镜1的焦距f 1与像差改正器2的焦距f 2之间满足如下关系：。
令所述分束平板301的倾角为 ，单位为弧度；分束平板至主镜的折射面的距离为 />，主镜1的口径为/>，满足如下关系：/> ；
令分束平板301的倾斜角度为，其厚度为/>，折射率为/>，彗差补偿平板302的倾斜角度为 />，其厚度为/> ，折射率为 />，满足如下关系：,。
在满足上述关系的前提下, 本行业内的光学工程师使用主流光学设计软件(如Code V, Opticstudio, OSLO等)对剩余的光学自由度进行常规优化, 即可得到常规像差和非常规像差得以校正的设计结果。
本实施例中所述像差改正器2由两片或者多片透镜镜片组成旋转对称光学镜头。
本实施例中所述主镜的内反射面102采用复曲面或者离轴非球面或者能产生像散的反射镜。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，所述补偿模块采用彗差补偿平板302、像散补偿平板一303和像散补偿平板二304的组合，如图3所示，其中像散补偿平板一303和像散补偿平板二304的与光轴B602的倾斜角度相等但方向相反；像散补偿平板一303和像散补偿平板二304的法线构成的平面与光学系统的对称面垂直；
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，为满足实现极大出瞳距离的特殊应用场景，所述光学系统还包括设置在输出像面与慧差补偿平板之间的场镜，场景焦距与输出像面到主镜的间距相等或者接近，如图2所示，可以实现出瞳距离为无穷远, 即具有像方远心特性。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，为了进一步提高光学系统的空间带宽积，可以按照以下几种方式中的一种或者多种组合的方式，为光学系统增加额外的设计自由度，减小其像差，从而提高性能：
在主镜的折射面101使用非球面;
在主镜的内反射面102使用比轮胎面更为复杂的自由曲面，包括但不限于，在非球面基础上叠加像散项， Zernike多项式表达的非旋转对称自由曲面；
在像差改正器2中使用非球面；
在输出像面4与慧差补偿平板302之间增加像差改正器二（图中未示出），像差改正器二由一片或者多片透镜组成，透镜的镜片可以采用球面或者非球面形式；
在主镜1的靠近分束平板301的一侧增加一片或者多片透镜，透镜的镜片可以采用球面或者非球面形式。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于，对于物距或者像距较长的光学系统，可以采用平面反射镜将光路进行折转，以缩短光路的总尺寸。
以上实施例中，所述分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一和像散补偿平板二优先选择材料相同，厚度相等，倾斜角度绝对值相等的镜片。
所述主镜、分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一、像散补偿平板二、像差改正器中的各个镜片，优先选择低折射率低色散的光学材料, 以减小该光学系统的色差材料折射率 n<1.60，色散Abbe数 V>60。
分束平板301优选透过率为50%和反射率为50%的介质膜膜系，为了进一步提高光学系统的能量利用率，可采用以下的一种或者多种手段：
采用特殊膜系设计，使得在θ角入射下的反射率>50%，并在接近0度入射下的透过率>50%；
采用偏振膜系，使之反射一个方向偏振，并透射与之正交方向的偏振，在主镜1采用偏振转换元件实现偏振方向转换，于靶面组件5使用匹配的线偏光照明。
本发明的光学系统采用了具有像差自补偿特性的分束模块实现分束折转，以弯月型内反射轮胎面为主镜承担主要光焦度，并补偿其中分束模块中残留视场均匀像散，以旋转对称的多片式像差改正器实现对主镜产生的常规的球差、像散和彗差进行校正。通过以上思路，以简单的光学结构实现高性能成像，所获得的空间带宽积可以达到天文观测和对地遥感等高性能的造价昂贵的光学系统的水平。该光学系统中，仅使用一片轮胎面或者非球面，其余均为球面或者平面，具有造价低廉的优势。
测试实例1：
为测试天文观测系统的拼接型的直径达400mm的大尺寸图像传感器，设计了其检测光路，以其测试光路为参考，其典型的实现方案如下：
该大尺寸图像传感器所应用的光学系统的F数为8，对应像方NA为0.0625，其出瞳距离为3m，工作波段为400nm~700nm可见光；所设计的测试光路需要输出与之尽可能一致的像差更小的像面，从而用于测试该大尺寸图像传感器。
主镜1的口径为800mm，厚度为70mm，材料为融石英，主镜的折射面的曲率半径为6448.44mm，主镜的内反射轮胎面的两个方向曲率半径分别为6460.26mm和6460.35mm；
像差改正器2由三片镜片组成，其材料均为融石英，其厚度依次为60mm、60mm、70mm，曲率半径依次为-777.58mm、 -1316.50mm、551.05mm、612.68mm、 6108.51mm、1055.99mm，空气间距分别为60mm、60mm。
分束模块3中，分束平板301和彗差补偿平板302均为20mm厚度，材料为融石英，倾斜角度为7度。
靶面组件5采用了直径为500mm的靶标，采用卤素灯进行可见光波段照明，卤素灯与靶标之间采用毛玻璃实现光束照明均匀化。
输出像面4的尺寸为400mm直径，NA为0.0625，在输出像面4处评价该光学系统的成像质量，可见光波段均达到衍射受限水平，在其全视场全波长范围内的波像差的平均数值为0.05λrms，达到测试该大尺寸图像传感器的要求。
测试实例2：
为测试某高性能工业成像镜头的直径为140mm的线阵图像传感器，设计了检测光路。以其检测光路为参考，实现方案如下：
该大尺寸图像传感器所应用的光学系统的F数为14，对应像方NA为0.0357，3m，工作波段为400nm~700nm可见光；因应用特殊性，该光学系统的工作距离为2.25m，所设计的测试光路需要输出与之尽可能一致的像差更小的像面，且其输出像面的距离光路的其它部分不能少于2.25m，从而用于测试该大尺寸图像传感器。
主镜1口径为240mm, 厚度为15mm，材料为融石英，主镜的折射面101的曲率半径为2672.96mm，主镜的内反射面102采用了球面形式，曲率半径分别为2626.51mm；
像差改正器2由三片镜片组成，其材料均为融石英，其厚度依次为30mm、30mm、30mm，曲率半径依次为267.29mm、103.06mm，-262.11mm、-465.99mm，128.82mm、-524.54mm；空气间距分别为30mm、30mm。
分束模块3中，分束平板301，彗差补偿平板302，像散补偿平板一303和像散补偿平板二304均为10mm厚度，材料为融石英，倾斜角度为10度。
分束平板与靶面组件5之间，增加了2片平面反射镜，实现光路的折转；经过折转后，该检测光路的尺寸大幅度缩小，可以达到该检测设备的小型化的要求。
靶面组件5采用了高分辨率液晶显示器，可以动态调整其显示图案，例如模拟工业镜头的扫描成像过程。
输出像面4的尺寸为140mm直径，NA为0.0357，在输出像面4处评价该光学系统的成像质量，可见光波段均达到衍射受限水平，在其全视场全波长范围内的波像差的平均数值为0.035λrms，达到测试该大尺寸图像传感器的要求。
Claims (12)
1.一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，该光学系统包括主镜、像差改正器、分束模块、输出像面、靶面组件；所述靶面组件和像差改正器具有对称轴为光轴A，所述输出像面和主镜具有对称轴为光轴B；该光学系统具有平面对称性，光轴A和光轴B位于其对称平面内；分束模块包括分束平板和补偿模块；该光学系统用于将物体经靶面组件的光波，透过像差改正器折射，再经过分束平板反射，再经过主镜的折射面折射后，被主镜的内反射面反射，再次经过主镜的折射面折射，再透过分束平板反射，再透过补偿模块、最终成像在输出像面处；光束透过分束平板时所产生的非常规彗差，由补偿模块所产生的等量反向彗差进行校正，光束透过分束平板和补偿模块时所产生的非常规像散，两者符号相同，其叠加之和，由主镜的内反射面的等量反向像散进行校正。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述补偿模块采用慧差补偿平板，所述分束平板和慧差补偿平板具有相同的光学厚度，分束平板的法线为光轴A和光轴B的角平分线；分束平板的法线与光轴B的夹角和慧差补偿平板的法线与光轴B的夹角数值相同，但方向相反，且分束平板的法线、慧差补偿平板的法线、光轴B三者均在该光学系统的对称平面内。
3.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述主镜为弯月型内反射轮胎面，其靠近分束模块的一侧为折射面，远离分束模块一侧为内反射面，主镜的折射面的曲面形状为球面，主镜的折射面的曲率和内反射面的两个方向主曲率/>和/>之间满足如下关系：/>。
4.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述主镜的焦距f 1与像差改正器的焦距f 2之间满足如下关系：。
5.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，令所述分束平板的倾角为 ，单位为弧度；分束平板至主镜的折射面的距离为/> ，主镜的口径为/>，满足如下关系：/> ；令分束平板的倾斜角度为/>，其厚度为/>，折射率为/>，彗差补偿平板的倾斜角度为/> ，其厚度为/> ，折射率为/> ，满足如下关系：/>,。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括设置在输出像面与慧差补偿平板之间的场镜，场景焦距与输出像面到主镜的间距相等。
7.根据权利要求1-5之一所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述主镜的内反射面采用复曲面或者离轴非球面或者能产生像散的反射镜；所述像差改正器由两片或者多片透镜镜片组成旋转对称光学镜头。
8.根据权利要求1-5之一所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括设置在输出像面与慧差补偿平板之间增加像差改正器二，像差改正器二由一片或者多片透镜组成，透镜采用球面或者非球面形式。
9.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述主镜的折射面使用非球面，主镜的内反射面采用非旋转对称自由曲面；在像差改正器中使用非球面。
10.根据权利要求1所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，在主镜靠近分束平板的一侧增加一片或者多片透镜，透镜的镜片以采用球面或者非球面形式。
11.根据权利要求1-5之一所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述补偿模块采用彗差补偿平板、像散补偿平板一和像散补偿平板二的组合，其中像散补偿平板一和像散补偿平板二的与光轴B的倾斜角度相等但方向相反；像散补偿平板一和像散补偿平板二的法线构成的平面与光学系统的对称面垂直。
12.根据权利要求11所述的一种用于测试大尺寸图像传感器组件的光学系统，其特征在于，所述分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一和像散补偿平板二选择材料相同，厚度相等，倾斜角度绝对值相等的镜片；所述主镜、分束平板、彗差补偿平板、像散补偿平板一、像散补偿平板二、像差改正器中的各个镜片，选择材料折射率 n<1.60，色散Abbe数 V>60。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1123973A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | マルチスペクトル分光反射光学系 |
| US20060245070A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-11-02 | Oasys Technology, Llc | Common aperture vision system |
| CN204666945U (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-23 | 北京空间机电研究所 | 一种采用直角反射棱镜的双通道成像光学系统 |
| CN111679428A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-18 | 吉林大学 | 基于近轴像差理论的多光路光学系统初始结构搜索方法 |
| CN111811782A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-23 | 长春理工大学 | 一种空间碎片测距成像复合光学系统的检测装置及方法 |
| KR102586564B1 (ko) * | 2023-04-19 | 2023-10-10 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 비축 광학계를 이용한 투과/반사 혼합식 공통 광학계와 이를 이용한 비축 수차 보정 방법 |
-
2024
- 2024-02-28 CN CN202410222776.1A patent/CN117784415B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1123973A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | マルチスペクトル分光反射光学系 |
| US20060245070A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-11-02 | Oasys Technology, Llc | Common aperture vision system |
| CN204666945U (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-23 | 北京空间机电研究所 | 一种采用直角反射棱镜的双通道成像光学系统 |
| CN111679428A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-18 | 吉林大学 | 基于近轴像差理论的多光路光学系统初始结构搜索方法 |
| CN111811782A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-23 | 长春理工大学 | 一种空间碎片测距成像复合光学系统的检测装置及方法 |
| KR102586564B1 (ko) * | 2023-04-19 | 2023-10-10 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 비축 광학계를 이용한 투과/반사 혼합식 공통 광학계와 이를 이용한 비축 수차 보정 방법 |
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