CN219085212U - 一种大视场长焦距小f#类仿生复眼光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，解决传统光学系统不能兼顾焦距、视场和入瞳直径的技术问题。包括子眼镜头阵列和中继镜头；子眼镜头阵列由n组子眼镜头紧密分布在设定曲率半径的同一球面上构成；n组子眼镜头分别用于对不同视场区域成像于同一像面，完成局部视场的像差初步校正；其中n为大于1的整数；中继镜头位于子眼镜头阵列的出射光路中，用于对n组子眼镜头所成像面成像于最终的平面像面，实现全视场像差校正。该实用新型满足航空航天领域对光学系统的要求，也可应用在机器视觉和安防探索设备等需要大视场光学系统的领域。

Description

一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统

技术领域

本实用新型涉及一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，主要用于空间目标探索与广域探测，也可应用于民用机器视觉和安防探索设备等需要大视场光学系统的领域。

背景技术

随着国民经济与国防工业技术的迅速发展，对航天器周边态势感知的需求日益增加，对于空间目标探索与广域探测的需求越来越迫切，对超大视场光学系统的成像效果和性能要求越来越高。光学成像系统可以获取目标影像，并通过图像识别技术得到位置参数，对于空间目标探索与广域成像起着非常重要的作用。目前在国际空间站、航天飞机等航天器上，超大视场光学成像系统都有成功的应用。

应用于这些方面的光学系统对所成像的视场要求较大。另外，为适应不同照明环境下的任务，需要光学系统能够在宽物距范围内良好成像；为了适应航天任务的需要，光学系统要能够实现轻小型化。

但是现有的光学系统无法兼顾大视场、宽谱段以及轻小型化的要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，采用类仿生复眼的结构形式，具有成像视场大、焦距长、系统F#小的特点，解决传统光学系统不能兼顾焦距、视场和入瞳直径的技术问题。满足航空航天领域对光学系统的要求，该实用新型也可应用在机器视觉和安防探索设备等需要大视场光学系统的领域。

本实用新型的技术解决方案：

一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特殊之处在于：包括子眼镜头阵列和中继镜头；

上述子眼镜头阵列由n组子眼镜头紧密分布在设定曲率半径的同一球面上构成；n组子眼镜头分别用于对不同视场区域成像于同一像面，完成局部视场的像差初步校正；其中n为大于1的整数；

上述中继镜头位于子眼镜头阵列的出射光路中，用于对n组子眼镜头所成像面成像于最终的平面像面，实现全视场像差校正。

进一步地，n等于19；将19组子眼镜头分为4类，分别定义为第一类子眼镜头、第二类子眼镜头、第三类子眼镜头和第四类子眼镜头；

其中第一类子眼镜头包括1组子眼镜头，其光轴与中继镜头光轴重合；

其中第二类子眼镜头包括6组子眼镜头，6组子眼镜头以第一类子眼镜头为中心，沿圆周紧密排布在球面的同一纬度，其光轴与中继镜头光轴之间的夹角为α；

其中第三类子眼镜头包括6组子眼镜头，第四类子眼镜头包括6组子眼镜头，第三类子眼镜头和第四类子眼镜头中的6组子眼镜头以第一类子眼镜头为中心，沿第二类子眼镜头的外围周向依次交替紧密排布在球面的不同纬度；第三类子眼镜头中6组子眼镜头光轴与中继镜头光轴之间的夹角为β；第四类子眼镜头中6组子眼镜头光轴与中继镜头光轴之间的夹角为γ；

其中0＜α＜γ＜β。

进一步地，每组子眼镜头均由沿光轴从物方到像方依次排布的子眼第一镜、子眼第二镜、子眼第三镜、子眼第四镜、子眼第五镜、子眼第六镜组成；中继镜头由沿光轴从物方到像方依次排布的中继第一镜、中继第二镜、中继第三镜、中继第四镜、中继第五镜、中继第六镜、中继第七镜、中继第八镜、中继第九镜、中继第十镜、中继第十一镜组成；每组子眼镜头均和中继镜头构成一个成像通道；

上述子眼第一镜的焦距f’₁满足：f’<f’₁<2f’；

上述子眼第二镜的焦距f’₂满足：-0.5f’<f’₂<-f’；

上述子眼第三镜的焦距f’₃满足：-2f’<f’₃<-f’；

上述子眼第四镜的焦距f’₄满足：f’<f’₄<2f’；

上述子眼第五镜的焦距f’₅满足：5f’<f’₅<6f’；

上述子眼第六镜的焦距f’₆满足：4f’<f’₆<5f’；

上述中继第一镜的焦距f’₇满足：-6f’<f’₇<-5f’；

上述中继第二镜的焦距f’₈满足：-5f’<f’₈<-4f’；

上述中继第三镜的焦距f’₉满足：-18f’<f’₉<-17f’；

上述中继第四镜的焦距f’₁₀满足：5f’<f’₁₀<6f’；

上述中继第五镜的焦距f’₁₁满足：-10f’<f’₁₁<-9f’；

上述中继第六镜的焦距f’₁₂满足：3f’<f’₁₂<4f’；

上述中继第七镜的焦距f’₁₃满足：3f’<f’₁₃<4f’；

上述中继第八镜的焦距f’₁₄满足：-4f’<f’₁₄<-3f’；

上述中继第九镜的焦距f’₁₅满足：6f’<f’₁₅<7f’；

上述中继第十镜的焦距f’₁₆满足：6f’<f’₁₆<7f’；

上述中继第十一镜的焦距f’₁₇满足：5f’<f’₁₇<6f’；

其中f’为光学系统的焦距。

进一步地，定义光线首先到达的表面为各个透镜的前表面，光线后到达的表面为各个透镜的后表面；

上述子眼第一镜前表面的曲率半径R₁为f’<R₁<2f’，子眼第一镜后表面的曲率半径R₂为-9f’<R₂<-8f’；

上述子眼第二镜前表面的曲率半径R₃为-3f’<R₃<-2f’，子眼第二镜后表面的曲率半径R₄为f’<R₄<2f’；

上述子眼第三镜前表面的曲率半径R₅为-6f’<R₅<-5f’，子眼第三镜后表面的曲率半径R₆为f’<R₆<2f’；

上述子眼第四镜前表面的曲率半径R₇为3f’<R₇<4f’，子眼第四镜后表面的曲率半径R₈为-2f’<R₈<-f’；

上述子眼第五镜前表面的曲率半径R₉为-3f’<R₉<-2f’，子眼第五镜后表面的曲率半径R₁₀为-2f’<R₁₀<-f’；

上述子眼第六镜前表面的曲率半径R₁₁为3f’<R₁₁<4f’，子眼第六镜后表面的曲率半径R₁₂为10f’<R₁₂<11f’；

上述中继第一镜前表面的曲率半径R₁₃为4f’<R₁₃<5f’，中继第一镜后表面的曲率半径R₁₄为2f’<R₁₄<3f’；

上述中继第二镜前表面的曲率半径R₁₅为4f’<R₁₅<5f’，中继第二镜后表面的曲率半径R₁₆为f’<R₁₆<2f’；

上述中继第三镜前表面的曲率半径R₁₇为-4f’<R₁₇<-3f’，中继第三镜后表面的曲率半径R₁₈为-5f’<R₁₈<-4f’；

上述中继第四镜前表面的曲率半径R₁₉为5f’<R₁₉<6f’，中继第四镜后表面的曲率半径200f’<R₂₀；

上述中继第五镜前表面的曲率半径R₂₁为8f’<R₂₁<9f’，中继第五镜后表面的曲率半径R₂₂为4f’<R₂₂<5f’；

上述中继第六镜前表面的曲率半径R₂₃为6f’<R₂₃<7f’，中继第六镜后表面的曲率半径R₂₄为-4f’<R₂₄<-3f’；

上述中继第七镜前表面的曲率半径R₂₅为4f’<R₂₅<5f’，中继第七镜后表面的曲率半径R₂₆为-3f’<R₂₆<-2f’；

上述中继第八镜前表面的曲率半径R₂₇为-3f’<R₂₇<-2f’，中继第八镜后表面的曲率半径R₂₈为-5f’<R₂₈<-4f’；

上述中继第九镜前表面的曲率半径R₂₉为12f’<R₂₉<13f’，中继第九镜后表面的曲率半径R₃₀为-6f’<R₃₀<-5f’；

上述中继第十镜前表面的曲率半径R₃₁为2f’<R₃₁<3f’，中继第十镜后表面的曲率半径R₃₂为7f’<R₃₂<8f’；

上述中继第十一镜前表面的曲率半径R₃₃为3f’<R₃₃<4f’，中继第十一镜后表面的曲率半径R₃₄为13f’<R₃₄<14f’。

进一步地，上述子眼第一镜的折射率n₁为：1.7<n₁<1.9；上述子眼第二镜的折射率n₂为：1.7<n₂<1.9；上述子眼第三镜的折射率n₃为：1.7<n₃<1.9；上述子眼第四镜的折射率n₄为：1.7<n₄<1.9；上述子眼第五镜的折射率n₅为：1.7<n₅<1.9；上述子眼第六镜的折射率n₆为：1.7<n₆<1.9；上述中继第一镜的折射率n₇为：1.6<n₇<1.8；上述中继第二镜的折射率n₈为：1.5<n₈<1.7；上述中继第三镜的折射率n₉为：1.6<n₉<1.8；上述中继第四镜的折射率n₁₀为：1.8<n₁₀<2.0；上述中继第五镜的折射率n₁₁为：1.8<n₁₁<2.0；上述中继第六镜的折射率n₁₂为：1.5<n₁₂<1.7；上述中继第七镜的折射率n₁₃为：1.4<n₁₃<1.6；上述中继第八镜的折射率n₁₄为：1.8<n₁₄<2.0；上述中继第九镜的折射率n₁₅为：1.5<n₁₅<1.7；上述中继第十镜的折射率n₁₆为：1.5<n₁₆<1.7；上述中继第十一镜的折射率n₁₇为：1.6<n₁₇<1.8。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型光学系统采用类复眼仿生的结构形式，基于各成像通道子眼分别完成局部视场的像差初步校正，结合中继系统实现全视场像差校正；该光学系统的后工作距大于6.4mm，整个光学系统的长度仅为42mm。

2、本实用新型光学系统包括19组子眼镜头，每组子眼镜头均和中继镜头构成一个成像通道；根据与中继系统光轴夹角不同，将19组子眼镜头分为4类，4类子眼镜头成像于同一像面，可采用单一探测器实现全部视场的图像接收，系统结构紧凑，易于小型化。

3、本实用新型通过设定子眼的光学参数略有不同，以实现不同视场的不同的像差补偿。

4、采用本实用新型的光学系统可以达到以下指标:

(1)成像视场范围大，可在150°成像视场内保证成像质量；

(2)系统可实现10mm的入瞳直径和14mm的焦距；

(3)成在全视场范围内，所有通道的80％弥散斑能量包围圆直径≤60um。

附图说明

图1为实施例中光学系统主视图；

图2为实施例中沿图1中A-A线的剖视图；

图3为实施例中沿图1中B-B线的剖视图；

图4为实施例中光学系统各类子眼镜头的排布示意图；

图5为实施例光学系统的光学结构图；

图6为实施例中第一类子眼镜头的像面弥散斑图；

图7为实施例中第二类子眼镜头的像面弥散斑图；

图8为实施例中第三类子眼镜头的像面弥散斑图；

图9为实施例中第四类子眼镜头的像面弥散斑图；

图10为实施例中第一类子眼镜头的80％弥散斑能量包围圆能量曲线图；

图11为实施例中第二类子眼镜头的80％弥散斑能量包围圆能量曲线图；

图12为实施例中第三类子眼镜头的80％弥散斑能量包围圆能量曲线图；

图13为实施例中第四类子眼镜头的80％弥散斑能量包围圆能量曲线图。

图中附图标记为：01、第一类子眼镜头；02、第二类子眼镜头；03、第三类子眼镜头；04、第四类子眼镜头；

1、子眼第一镜；2、子眼第二镜；3、子眼第三镜；4、子眼第四镜；5、子眼第五镜；6、子眼第六镜；7、中继第一镜；8、中继第二镜；9、中继第三镜；10、中继第四镜；11、中继第五镜；12、中继第六镜；13、中继第七镜；14、中继第八镜；15、中继第九镜；16、中继第十镜；17、中继第十一镜。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都应当属于本实用新型的保护的范围。

参见图1至图4，本实施例提供一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其中F#表示相对孔径。该系统采用类复眼仿生的结构形式，整体结构分为前组19组子眼镜头、后组1组中继镜头，每一组子眼镜头均和中继镜头构成一个成像通道。19组子眼镜头分别对不同视场区域成像，子眼镜头所成一次像面(球面像面)由中继镜头成像于最终的平面像面；每组子眼镜头由6片透镜组成，中继镜头由11片透镜组成。

每一个成像通道沿光轴方向从物方到像方，依次排列子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17；

其中子眼第一镜1的光学特性为：

f’<f’₁<2f’,1.7<n₁<1.9,f’<R₁<2f’,-9f’<R₂<-8f’；

其中子眼第二镜2的光学特性为：

-0.5f’<f’₂<-f’,1.7<n₂<1.9,-3f’<R₃<-2f’,f’<R₄<2f’；

其中子眼第三镜3的光学特性为：

-2f’<f’₃<-f’,1.7<n₃<1.9,-6f’<R₅<-5f’,f’<R₆<2f’；

其中子眼第四镜4的光学特性为：

f’<f’₄<2f’,1.7<n₄<1.9,3f’<R₇<4f’,-2f’<R₈<-f’；

其中子眼第五镜5的光学特性为：5f’<f’₅<6f’,1.7<n₅<1.9,-3f’<R₉<-2f’,-2f’<R₁₀<-f’；

其中子眼第六镜6的光学特性为：4f’<f’₆<5f’,1.7<n₆<1.9,3f’<R₁₁<4f’,10f’<R₁₂<11f’；

其中中继第一镜7的光学特性为：

-6f’<f’₇<-5f’,1.6<n₇<1.8,4f’<R₁₃<5f’,2f’<R₁₄<3f’；

其中中继第二镜8的光学特性为：

-5f’<f’₈<-4f’,1.5<n₈<1.7,4f’<R₁₅<5f’,f’<R₁₆<2f’；

其中中继第三镜9的光学特性为：

-18f’<f’₉<-17f’,1.6<n₉<1.8,-4f’<R₁₇<-3f’,-5f’<R₁₈<-4f’；其中中继第四镜10的光学特性为：5f’<f’₁₀<6f’,1.8<n₁₀<2.0,5f’<R₁₉<6f’,200f’<R₂₀；

其中中继第五镜11的光学特性为：

-10f’<f’₁₁<-9f’,1.8<n₁₁<2.0,8f’<R₂₁<9f’,4f’<R₂₂<5f’；

其中中继第六镜12的光学特性为：3f’<f’₁₂<4f’,1.5<n₁₂<1.7,6f’<R₂₃<7f’,-4f’<R₂₄<-3f’；

其中中继第七镜13的光学特性为：3f’<f’₁₃<4f’,1.4<n₁₃<1.6,4f’<R₂₅<5f’,-3f’<R₂₆<-2f’；

其中中继第八镜14的光学特性为：

-4f’<f’₁₄<-3f’,1.8<n₁₄<2.0,-3f’<R₂₇<-2f’,-5f’<R₂₈<-4f’；其中中继第九镜15的光学特性为：6f’<f’₁₅<7f’,1.5<n₁₅<1.7,12f’<R₂₉<13f’,-6f’<R₃₀<-5f’；其中中继第十镜16的光学特性为：6f’<f’₁₆<7f’,1.5<n₁₆<1.7,2f’<R₃₁<3f’,7f’<R₃₂<8f’；

其中中继第十一镜17的光学特性为：5f’<f’₁₇<6f’,1.6<n₁₇<1.8,3f’<R₃₃<4f’,13f’<R₃₄<14f’；

本实施例中给出一组第一类子眼镜头阵列和中继镜头的全部参数：其中子眼第一镜1的光学特性为：

G₁＝H-ZLAF68C,R₁＝13.8,R₂＝-153.1,D₁＝5.2,D₂＝2.1；

其中子眼第二镜2的光学特性为：

G₂＝H-ZF7,R₃＝-24.7,R₄＝11,D₃＝4.0,D₄＝3.0；

其中子眼第三镜3的光学特性为：

G₃＝H-ZF7,R₅＝-80,R₆＝69.6,D₅＝5.6,D₆＝1.5；

其中子眼第四镜4的光学特性为：

G₄＝H-ZLAF68C,R₇＝124.9,R₈＝-25.4,D₇＝5.6,D₈＝30.5；

其中子眼第五镜5的光学特性为：

G₅＝H-ZLAF68C,R₉＝-39.6,R₁₀＝-27.8,D₉＝5.5,D₁₀＝2.0；

其中子眼第六镜6的光学特性为：

G₆＝H-ZLAF68C,R₁₁＝46.8,R₁₂＝-380.2,D₁₁＝5.1,D₁₂＝21.9；

其中中继第一镜7的光学特性为：

G₇＝H-LAK53B,R₁₃＝60.7,R₁₄＝29.8,D₁₃＝7.0,D₁₄＝27.0；

其中中继第二镜8的光学特性为：

G₈＝H-ZPK5,R₁₅＝66.3,R₁₆＝23.5,D₁₅＝6.2,D₁₆＝18.4；

其中中继第三镜9的光学特性为：

G₉＝H-LAK53B,R₁₇＝-43.4,R₁₈＝-58.6,D₁₇＝4.8,D₁₈＝3.3；

其中中继第四镜10的光学特性为：

G₁₀＝H-ZF88,R₁₉＝83.6,R₂₀＝-3000,D₁₉＝6.1,D₂₀＝4.3；

其中中继第五镜11的光学特性为：

G₁₁＝H-ZF88,R₂₁＝120.0,R₂₂＝60.3,D₂₁＝5.2,D₂₂＝2.5；

其中中继第六镜12的光学特性为：

G₁₂＝H-ZPK5,R₂₃＝91.8,R₂₄＝-48.1,D₂₃＝8.4,D₂₄＝3.3；

其中中继第七镜13的光学特性为：

G₁₃＝H-FK61,R₂₅＝70.1,R₂₆＝-38.6,D₂₅＝15.3,D₂₆＝2.9；

其中中继第八镜14的光学特性为：

G₁₄＝H-ZF88,R₂₇＝-31.5,R₂₈＝77.8,D₂₇＝5.2,D₂₈＝1.4；

其中中继第九镜15的光学特性为：

G₁₅＝H-ZPK5,R₂₉＝180.0,R₃₀＝-78.7,D₂₉＝10.9,D₃₀＝5.7；

其中中继第十镜16的光学特性为：

G₁₆＝H-ZPK5,R₃₁＝39.6,R₃₂＝111.1,D₃₁＝14.1,D₃₂＝2.5；

其中中继第十一镜17的光学特性为：

G₁₇＝H-LAK53B,R₃₃＝43.6,R₃₄＝193.2,D₃₃＝11.2,D₃₄＝6.4；

其中，f’为光学系统的焦距，f’₁,f’₂,…f’₁₇分别为子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17的焦距，n₁,n₂,…n₁₇分别为子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17所采用玻璃的折射率，R₁,R₂,…R₃₄分别为子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17前后表面的曲率半径；G₁,G₂,…G₁₇分别为子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17的玻璃牌号，D₁,D₂,…D₃₄分别为子眼第一镜1、子眼第二镜2、子眼第三镜3、子眼第四镜4、子眼第五镜5、子眼第六镜6、中继第一镜7、中继第二镜8、中继第三镜9、中继第四镜10、中继第五镜11、中继第六镜12、中继第七镜13、中继第八镜14、中继第九镜15、中继第十镜16及中继第十一镜17的玻璃中心厚与空气间隔。

如图5至图13所示，本实施例中光学系统的后工作距大于6.4mm，整个光学系统的长度仅为42mm。本实施例所提供的光学系统的系统焦距约14mm，视场角大于150°，入瞳直径大于10mm，全视场无渐晕，无胶合面。在500nm-800nm波段范围内，所有通道的80％弥散斑能量包围圆直径≤60um。

Claims (5)

1.一种大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特征在于：包括子眼镜头阵列和中继镜头；

所述子眼镜头阵列由n组子眼镜头紧密分布在设定曲率半径的同一球面上构成；n组子眼镜头分别用于对不同视场区域成像于同一像面，完成局部视场的像差初步校正；其中n为大于1的整数；

所述中继镜头位于子眼镜头阵列的出射光路中，用于对n组子眼镜头所成像面成像于最终的平面像面，实现全视场像差校正。

2.根据权利要求1所述的大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特征在于：n等于19；将19组子眼镜头分为4类，分别定义为第一类子眼镜头(01)、第二类子眼镜头(02)、第三类子眼镜头(03)和第四类子眼镜头(04)；

其中第一类子眼镜头(01)包括1组子眼镜头，其光轴与中继镜头光轴重合；

其中第二类子眼镜头(02)包括6组子眼镜头，6组子眼镜头以第一类子眼镜头(01)为中心，沿圆周紧密排布在球面的同一纬度，其光轴与中继镜头光轴之间的夹角为α；

其中第三类子眼镜头(03)包括6组子眼镜头，第四类子眼镜头(04)包括6组子眼镜头，第三类子眼镜头(03)和第四类子眼镜头(04)中的6组子眼镜头以第一类子眼镜头(01)为中心，沿第二类子眼镜头(02)的外围周向依次交替紧密排布在球面的不同纬度；第三类子眼镜头(03)中6组子眼镜头光轴与中继镜头光轴之间的夹角为β；第四类子眼镜头(04)中6组子眼镜头光轴与中继镜头光轴之间的夹角为γ；

其中0＜α＜γ＜β。

3.根据权利要求2所述的大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特征在于：每组子眼镜头均由沿光轴从物方到像方依次排布的子眼第一镜(1)、子眼第二镜(2)、子眼第三镜(3)、子眼第四镜(4)、子眼第五镜(5)、子眼第六镜(6)组成；中继镜头由沿光轴从物方到像方依次排布的中继第一镜(7)、中继第二镜(8)、中继第三镜(9)、中继第四镜(10)、中继第五镜(11)、中继第六镜(12)、中继第七镜(13)、中继第八镜(14)、中继第九镜(15)、中继第十镜(16)、中继第十一镜(17)组成；每组子眼镜头均和中继镜头构成一个成像通道；

所述子眼第一镜(1)的焦距f’₁满足：f’<f’₁<2f’；

所述子眼第二镜(2)的焦距f’₂满足：-0.5f’<f’₂<-f’；

所述子眼第三镜(3)的焦距f’₃满足：-2f’<f’₃<-f’；

所述子眼第四镜(4)的焦距f’₄满足：f’<f’₄<2f’；

所述子眼第五镜(5)的焦距f’₅满足：5f’<f’₅<6f’；

所述子眼第六镜(6)的焦距f’₆满足：4f’<f’₆<5f’；

所述中继第一镜(7)的焦距f’₇满足：-6f’<f’₇<-5f’；

所述中继第二镜(8)的焦距f’₈满足：-5f’<f’₈<-4f’；

所述中继第三镜(9)的焦距f’₉满足：-18f’<f’₉<-17f’；

所述中继第四镜(10)的焦距f’₁₀满足：5f’<f’₁₀<6f’；

所述中继第五镜(11)的焦距f’₁₁满足：-10f’<f’₁₁<-9f’；

所述中继第六镜(12)的焦距f’₁₂满足：3f’<f’₁₂<4f’；

所述中继第七镜(13)的焦距f’₁₃满足：3f’<f’₁₃<4f’；

所述中继第八镜(14)的焦距f’₁₄满足：-4f’<f’₁₄<-3f’；

所述中继第九镜(15)的焦距f’₁₅满足：6f’<f’₁₅<7f’；

所述中继第十镜(16)的焦距f’₁₆满足：6f’<f’₁₆<7f’；

所述中继第十一镜(17)的焦距f’₁₇满足：5f’<f’₁₇<6f’；

其中f’为光学系统的焦距。

4.根据权利要求3所述的大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特征在于：定义光线首先到达的表面为各个透镜的前表面，光线后到达的表面为各个透镜的后表面；

所述子眼第一镜(1)前表面的曲率半径R₁为f’<R₁<2f’，子眼第一镜(1)后表面的曲率半径R₂为-9f’<R₂<-8f’；

所述子眼第二镜(2)前表面的曲率半径R₃为-3f’<R₃<-2f’，子眼第二镜(2)后表面的曲率半径R₄为f’<R₄<2f’；

所述子眼第三镜(3)前表面的曲率半径R₅为-6f’<R₅<-5f’，子眼第三镜(3)后表面的曲率半径R₆为f’<R₆<2f’；

所述子眼第四镜(4)前表面的曲率半径R₇为3f’<R₇<4f’，子眼第四镜(4)后表面的曲率半径R₈为-2f’<R₈<-f’；

所述子眼第五镜(5)前表面的曲率半径R₉为-3f’<R₉<-2f’，子眼第五镜(5)后表面的曲率半径R₁₀为-2f’<R₁₀<-f’；

所述子眼第六镜(6)前表面的曲率半径R₁₁为3f’<R₁₁<4f’，子眼第六镜(6)后表面的曲率半径R₁₂为10f’<R₁₂<11f’；

所述中继第一镜(7)前表面的曲率半径R₁₃为4f’<R₁₃<5f’，中继第一镜(7)后表面的曲率半径R₁₄为2f’<R₁₄<3f’；

所述中继第二镜(8)前表面的曲率半径R₁₅为4f’<R₁₅<5f’，中继第二镜(8)后表面的曲率半径R₁₆为f’<R₁₆<2f’；

所述中继第三镜(9)前表面的曲率半径R₁₇为-4f’<R₁₇<-3f’，中继第三镜(9)后表面的曲率半径R₁₈为-5f’<R₁₈<-4f’；

所述中继第四镜(10)前表面的曲率半径R₁₉为5f’<R₁₉<6f’，中继第四镜(10)后表面的曲率半径200f’<R₂₀；

所述中继第五镜(11)前表面的曲率半径R₂₁为8f’<R₂₁<9f’，中继第五镜(11)后表面的曲率半径R₂₂为4f’<R₂₂<5f’；

所述中继第六镜(12)前表面的曲率半径R₂₃为6f’<R₂₃<7f’，中继第六镜(12)后表面的曲率半径R₂₄为-4f’<R₂₄<-3f’；

所述中继第七镜(13)前表面的曲率半径R₂₅为4f’<R₂₅<5f’，中继第七镜(13)后表面的曲率半径R₂₆为-3f’<R₂₆<-2f’；

所述中继第八镜(14)前表面的曲率半径R₂₇为-3f’<R₂₇<-2f’，中继第八镜(14)后表面的曲率半径R₂₈为-5f’<R₂₈<-4f’；

所述中继第九镜(15)前表面的曲率半径R₂₉为12f’<R₂₉<13f’，中继第九镜(15)后表面的曲率半径R₃₀为-6f’<R₃₀<-5f’；

所述中继第十镜(16)前表面的曲率半径R₃₁为2f’<R₃₁<3f’，中继第十镜(16)后表面的曲率半径R₃₂为7f’<R₃₂<8f’；

所述中继第十一镜(17)前表面的曲率半径R₃₃为3f’<R₃₃<4f’，中继第十一镜(17)后表面的曲率半径R₃₄为13f’<R₃₄<14f’。

5.根据权利要求4所述的大视场长焦距小F#类仿生复眼光学系统，其特征在于：

所述子眼第一镜(1)的折射率n₁为：1.7<n₁<1.9；

所述子眼第二镜(2)的折射率n₂为：1.7<n₂<1.9；

所述子眼第三镜(3)的折射率n₃为：1.7<n₃<1.9；

所述子眼第四镜(4)的折射率n₄为：1.7<n₄<1.9；

所述子眼第五镜(5)的折射率n₅为：1.7<n₅<1.9；

所述子眼第六镜(6)的折射率n₆为：1.7<n₆<1.9；

所述中继第一镜(7)的折射率n₇为：1.6<n₇<1.8；

所述中继第二镜(8)的折射率n₈为：1.5<n₈<1.7；

所述中继第三镜(9)的折射率n₉为：1.6<n₉<1.8；

所述中继第四镜(10)的折射率n₁₀为：1.8<n₁₀<2.0；

所述中继第五镜(11)的折射率n₁₁为：1.8<n₁₁<2.0；

所述中继第六镜(12)的折射率n₁₂为：1.5<n₁₂<1.7；

所述中继第七镜(13)的折射率n₁₃为：1.4<n₁₃<1.6；

所述中继第八镜(14)的折射率n₁₄为：1.8<n₁₄<2.0；

所述中继第九镜(15)的折射率n₁₅为：1.5<n₁₅<1.7；

所述中继第十镜(16)的折射率n₁₆为：1.5<n₁₆<1.7；

所述中继第十一镜(17)的折射率n₁₇为：1.6<n₁₇<1.8。

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