[发明专利]光学系统及其设计方法

权利要求书

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

光谱芯片，包括光电探测层和位于所述光电探测层的感测路径上的光调制层，所述光电探测层被配置为获得经过所述光调制层调制的光信号；以及

被保持于所述光谱芯片的感测路径上的光学组件，所述光学组件被配置为接收来自被摄目标的光信号并将所述光信号导引至所述光谱芯片；

其中，所述光学组件被配置为使得被导引至所述光谱芯片的每一位置的光信号的主光角为固定值和每一位置的收光光锥角为预定值。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述预定值小于等于45°。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述预定值小于等于35°。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述预定值小于等于10°。

5.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述光学组件包括透镜组，所述透镜组的F数大于等于1.8。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述透镜组的F数大于等于2.5。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述光学组件进一步包括用于调整所述透镜组的F数的光阑。

8.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述透镜组具有视场角θ，像高h，其中，所述光学系统满足如下关系式：

L/h*tan(θ/2)＝(X/2)/Y，其中，X表示所述光学系统的探测范围的边长，Y表示所述光学系统与被摄目标之间的距离，L为所述光谱芯片的感测有效区的边长。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其中，X小于等于6cm，Y小于等于10cm，其中，当X小于等于6cm，Y小于等于10cm时，所述光谱芯片适于被配置为采集来自被摄目标的光信号中的光频信息。

10.根据权利要求4所述的光学系统，其中，所述光学组件包括匀光模块和位于所述匀光模块的出光路径上的准直单元，所述匀光模块被配置为均匀化来自被摄目标的光信号，所述准直单元被配置为对经均匀化后的光信号进行准直。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述匀光模块包括散光元件和位于所述散光元件的出光路径上的光阑，所述光阑具有通光孔，所述通光孔的尺寸为1mm至10mm。

12.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述匀光模块包括积分球，所述积分球具有入光口和出光口，所述出光口的尺寸小于所述入光口的尺寸。

13.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述匀光模块包括光阑、位于所述光阑的出光路径上的散射元件、位于所述散射元件的出光路径上的匀光棒。

14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述匀光模块进一步包括位于所述光阑的入光路径上的至少一光学透镜。

15.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述光学组件包括远心镜头。

16.一种光学系统的设计方法，其特征在于，包括：

获取光谱芯片的光电探测层的转化矩阵，所述光电探测层基于所述转化矩阵从入射的光信号获得探测到的光信号，其中，所述光谱芯片进一步包括位于所述光电探测层的感测路径上的光调制层；以及

基于所述转化矩阵的数值变化确定光学组件的结构配置，所述结构配置用于使得被导引至所述光谱芯片的每一位置的光信号的主光角为固定值和每一位置的收光光锥角为预定值，其中，所述光学组件被保持于所述光谱芯片的感测路径上，用于接收来自被摄目标的光信号并将所述光信号导引至所述光谱芯片。