专利示意图

一、技术领域

光电成像技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202210797280.8

发明人：程雪岷、田雨轩、叶恒志、王金栋、郝群

2.专利说明书摘要

本发明公开了一种折反射式不动型反摄远变焦系统设计方法，包括如下步骤：S1、求解基于双可变元件的反摄远类型不动型变焦系统四组元高斯结构解；S2、建立多重结构表征组元相差特性和一阶参数的非线性评价函数组元设计优化方法，求解并筛选最优复消色差透镜组结构；S3、基于离轴折反射系统像差特征规律，设计离轴折反射变焦系统结构分布于高阶面形平衡优化。本发明解决后续计算过程繁琐耗时，优化潜力低，反射系统受限于系统工作视场小，可变形镜的口径约束了系统大入瞳孔径的需求，光轴装调难度大的问题。进而提升系统基于柔性镜面的变倍效率，实现大变倍比，大视场和大入瞳孔径特性的不动型变焦系统设计。

3.创新点

（1）本发明涉及光学技术领域，针对高变倍效率下兼顾大变倍比、大视场和大入瞳孔径特性的不动型变焦系统设计需求，提出一种完全基于一种基于双可变形镜的新型不动型折反射变焦系统的光学设计方法；

（2）该方法充分利用MOEMS有效工作口径内的器件中心形变量，提出一种具有兼顾大视场、高变倍比、无像面漂移特性的不动型变焦系统组元高斯结构求解方法；

（3）提出一种基于多重结构下表征组元像差特性和一阶参数的非线性评价函数的组元设计优化方法；

（4）基于离轴折反射系统像差特征规律，实现一种多重结构下离轴折反射变焦系统结构分布下离轴像差与高阶面形平衡优化设计过程。

4.痛点问题

（1）合理利用双可变形镜通光口径下的致动形变量，实现具有大视场、大变倍比不动型变焦系统高斯初始结构求解；

（2）建立了全口径下工作视场下原薄透镜的初阶波像差和一阶特性的非线性评价函数，进而实现新型不动折反射变焦系统最优高斯初始结构和复消色差厚透镜组元形式的自动检索，提高了此类复杂光学系统的设计效率；

（3）基于矢量像差理论与高阶面形像差特性优化计算离轴系统分布初始结构，设计具有最佳优化成像质量、考虑实际装调难度下的大口径、中焦段下高变倍比折反射不动变焦离轴系统分布结构。

5.技术优势

（1）提出一种具有大视场、大入瞳孔径和大变倍比不动型折反射式变焦系统结构求解方法，对应用于光电变焦系统设计方法有其重大意义；

（2）方案分析并提取表征视场范围内固定复消色差透镜组下的折反射系统轴上和轴外初阶像差特征规律特征及传递规律，对设计具有最佳优化成像质量、考虑实际装调难度下的大口径、中焦段下高变倍比折反射不动变焦离轴系统分布结构，提高了此类复杂光学系统的设计效率。

三、产业化信息

1.应用场景

  机载、车载或其他带有运动结构场景下的变焦稳像一体化系统。

2.商业价值

在国防军事民用监测监控领域，应用于机载、车载的变焦稳像一体化系统，与传统型变焦成像系统相比，基于MOEMS可变形镜的变焦稳像一体化设计方案，凭借可变形镜的上千赫兹高频变化能力，利于在全变焦范围内以毫秒级速度实现清晰成像并切换变焦和稳像的工作状态；而其MOEMS器件所具有的全口径多通道面形柔性可变特性则具有建立变焦（低阶参数）/稳像（高阶参数）同步成像模型以及构建光学系统高低阶像差补偿模型的潜力。不仅能同时实现变焦和稳像的功能，还具有变焦速度快、实现连续光学变焦和全焦距的像差补偿等优势。这些优势有利于高机动条件下光学成像系统对探测视野范围内高清晰稳定成像，实现在运动/移动平台的高性能快速精准变焦成像，并将对复杂环境下增强现实/虚拟现实应用的成像传感、车载/机载智能感知和目标监测等领域大有帮助。

3.发展规划

该技术未来可应用至国防军事民用监测监控领域，实现变焦稳像一体化系统商用化，快速提高我国在监测监控领域的水平。

4.合作方式

面议

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