本發(fā)明涉及潛望鏡頭，特別涉及一種潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著手機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機(jī)已從單一通信工具演變?yōu)榧缃粖蕵?、影像?chuàng)作、智能感知于一體的綜合終端。其中，影像功能作為用戶體驗(yàn)的核心模塊，已成為消費(fèi)者選購(gòu)設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)直立式鏡頭因物理尺寸限制難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦段光學(xué)設(shè)計(jì)，而潛望式鏡頭通過(guò)折疊光路大幅壓縮模組厚度，成為實(shí)現(xiàn)5倍以上光學(xué)變焦的主流方案。其核心結(jié)構(gòu)包括入射透鏡組、反射棱鏡、中繼透鏡組及圖像傳感器，光路總長(zhǎng)度可達(dá)傳統(tǒng)鏡頭的3-5倍，顯著提升了遠(yuǎn)攝能力。

2、現(xiàn)有潛望式鏡頭普遍存在固定光路設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的像差問(wèn)題，如高倍率下色差、球差顯著。其中，色差是由光線在長(zhǎng)光路中經(jīng)過(guò)多組透鏡時(shí)，由于透鏡材料的折射率隨波長(zhǎng)變化，不同波長(zhǎng)的光線在傳感器平面產(chǎn)生橫向偏移而產(chǎn)生的，短波長(zhǎng)折射率高于長(zhǎng)波長(zhǎng)，導(dǎo)致短波長(zhǎng)光焦點(diǎn)前移，長(zhǎng)波長(zhǎng)光焦點(diǎn)后移，形成軸向色差。在高倍率成像時(shí)，這一現(xiàn)象被放大，表現(xiàn)為物體邊緣的紫邊或綠邊偽影，尤其在明暗對(duì)比強(qiáng)烈的場(chǎng)景中嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。而球差則是由透鏡球面曲率的固有缺陷導(dǎo)致邊緣光線與近軸光線聚焦點(diǎn)分離。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于上述的色差和球差問(wèn)題，主要通過(guò)以下方式進(jìn)行補(bǔ)償：

4、1、通過(guò)高阿貝數(shù)材料(如低色散材料，螢石，阿貝數(shù)≈95)來(lái)抑制色差，但其材料成本高昂且加工難度大，難以在消費(fèi)級(jí)鏡頭中普及。

5、2、通過(guò)非球面透鏡來(lái)修正球差，然而對(duì)于高階球差，如五階球差仍舊難以消除，且非球面透鏡同樣加工困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提出一種潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠利用衍射光學(xué)元件(doe)和帶有偏振涂層的反射棱鏡的配合，對(duì)潛望鏡頭模組的總像差進(jìn)行補(bǔ)償，從而減小該長(zhǎng)焦?jié)撏R頭模組的體積，以及提高該長(zhǎng)焦?jié)撏R頭模組的成像質(zhì)量。

2、本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法，該潛望鏡頭包括反射棱鏡、透鏡組和設(shè)置在所述反射棱鏡與透鏡組之間的衍射光學(xué)元件，所述反射棱鏡的非反射面設(shè)置有偏振涂層；該方法包括：

3、s1：根據(jù)潛望鏡頭模組設(shè)計(jì)要求構(gòu)建光路模型，并對(duì)該光路模型進(jìn)行像差分析；

4、s2：根據(jù)色差補(bǔ)償公式，計(jì)算衍射光學(xué)元件的色差補(bǔ)償相位函數(shù)；

5、s3：根據(jù)球差展開公式，計(jì)算衍射光學(xué)元件的球差補(bǔ)償相位函數(shù)；

6、s4：計(jì)算衍射光學(xué)元件的總相位函數(shù)，并根據(jù)總相位函數(shù)，對(duì)光路模型進(jìn)行像差補(bǔ)償。

7、進(jìn)一步的，所述s1步驟包括：

8、s11：根據(jù)潛望鏡頭模組的設(shè)計(jì)要求，將預(yù)設(shè)參數(shù)輸入光線追跡軟件，構(gòu)建光路模型；

9、s12：根據(jù)所述偏振涂層對(duì)光路進(jìn)行偏振態(tài)分離；

10、s13：對(duì)不同偏振態(tài)的光路進(jìn)行波前像差建模。

11、進(jìn)一步的，所述s13包括：

12、s131：構(gòu)建s偏振光波前像差模型表示：

13、

14、其中，x、y表示光路歸一化坐標(biāo)值，a2表示二次項(xiàng)系數(shù)，a4表示四次項(xiàng)系數(shù)，δwcoat表示偏振涂層的非對(duì)稱像差；

15、s132：構(gòu)建p偏振光波前像差模型表示；

16、

17、其中，b2表示二次項(xiàng)系數(shù)，b4表示四次項(xiàng)系數(shù)；

18、s133：構(gòu)建總波前像差模型表示：

19、

20、其中，表示總波前像差，λ表示光波長(zhǎng)，表示透鏡組在s偏振光或p偏振光下的像差，表示偏振涂層在s偏振光或p偏振光下的波前像差，表示衍射光學(xué)元件在s偏振光或p偏振光下的波前像差補(bǔ)償。

21、進(jìn)一步的，所述s2步驟包括：

22、s21：根據(jù)材料色散公式，計(jì)算軸向色差補(bǔ)償相位函數(shù)：

23、

24、其中，h表示光線高度，δz(λ)表示波長(zhǎng)λ的軸向色差偏移量，表示二次項(xiàng)系數(shù)，λ表示波長(zhǎng)，f表示焦距；

25、s22：計(jì)算衍射光學(xué)元件的橫向色差補(bǔ)償相位函數(shù)：

26、

27、其中，y表示y坐標(biāo)，δy(λ)表示波長(zhǎng)λ的橫向色差偏移量。

28、進(jìn)一步的，所述s3步驟包括：

29、s31：計(jì)算衍射光學(xué)元件在s或p偏振光下的球差補(bǔ)償相位函數(shù)：

30、

31、其中，表示衍射光學(xué)元件在s或p偏振光的球差補(bǔ)償相位函數(shù)，表示s或p偏振光的三階球差補(bǔ)償系數(shù)，表示s或p偏振光的五階球差補(bǔ)償系數(shù)；

32、s32：確定三階球差補(bǔ)償系數(shù)：

33、

34、其中，表示在s或p偏振光的三階球差補(bǔ)償系數(shù)，ng表示透鏡材料折射率，fs/p表示透鏡在s或p偏振光的焦距；

35、s33：確定五階球差補(bǔ)償系數(shù)：

36、

37、其中，表示在s或p偏振光的五階球差補(bǔ)償系數(shù)。

38、進(jìn)一步的，所述s4步驟包括：

39、s41：構(gòu)建衍射光學(xué)元件的總相位函數(shù)：

40、

41、其中，

42、s42：以最小化總波前像差為目標(biāo)，確定衍射光學(xué)元件的總相位函數(shù)，并根據(jù)總相位函數(shù)，對(duì)光路模型進(jìn)行像差補(bǔ)償。

43、進(jìn)一步的，所述偏振涂層的偏振方向?yàn)?～180°，消光比在可見光波段≥1000:1，目標(biāo)偏振方向透光率大于90％，工作波長(zhǎng)為400～100nm。

44、本發(fā)明第二方面還提供了一種潛望鏡頭像差補(bǔ)償系統(tǒng)，該潛望鏡頭包括反射棱鏡、透鏡組和設(shè)置在所述反射棱鏡與透鏡組之間的衍射光學(xué)元件，所述反射棱鏡的非反射面設(shè)置有偏振涂層；該系統(tǒng)包括：

45、光路模型模塊，用于根據(jù)潛望鏡頭模組設(shè)計(jì)要求構(gòu)建光路模型，并對(duì)該光路模型進(jìn)行像差分析；

46、色差補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)色差補(bǔ)償公式，計(jì)算衍射光學(xué)元件的色差補(bǔ)償相位函數(shù)；

47、球差補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)球差展開公式，計(jì)算衍射光學(xué)元件的球差補(bǔ)償相位函數(shù)；

48、像差補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算衍射光學(xué)元件的總相位函數(shù)，并根據(jù)總相位函數(shù)，對(duì)光路模型進(jìn)行像差補(bǔ)償。

49、本發(fā)明第三方面還提供了一種計(jì)算機(jī)裝置，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法。

50、本發(fā)明第四方面還提供了一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法。

51、本發(fā)明的一種潛望鏡頭像差補(bǔ)償方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)介質(zhì)，至少具備以下有益效果：1、通過(guò)調(diào)整衍射光學(xué)元件doe的相位函數(shù)，對(duì)鏡頭模組的球差和色差進(jìn)行補(bǔ)償；2、通過(guò)在反射棱鏡的非反射面設(shè)置偏振涂層，可抑制雜光和眩光；3、衍射光學(xué)元件doe和設(shè)置有偏振涂層的反射棱鏡協(xié)同作用，對(duì)鏡頭模組的總像差進(jìn)行補(bǔ)償，從而縮小該長(zhǎng)焦?jié)撏R頭模組的體積，以及提高該長(zhǎng)焦?jié)撏R頭模組的成像質(zhì)量。