[發(fā)明專利]一種超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910023943.5
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN102023369A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王虎;劉杰;初昶波;解永杰;苗興華;汶德勝;王鋒;豐善
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 商宇科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種適合空間環(huán)境的用于航天空間交會對接等高精度定位系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

航天空間交會對接等高精度定位系統(tǒng)中需要有一種超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，其使用要求很高，設(shè)計的技術(shù)難度很大，國內(nèi)尚無此類光學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可滿足定位系統(tǒng)高精度以及不同視場照度均勻性的要求、各視場彌散較均勻并且能夠使得鏡頭無漸暈的超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明提供了一種超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于：所述超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二負(fù)透鏡、光闌、第三負(fù)透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡；所述第一負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二負(fù)透鏡、光闌、第三負(fù)透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡依次設(shè)置于同一光路上。

上述超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)還包括帶通濾光片，所述帶通濾光片置于第一負(fù)透鏡之前，并和第一負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二負(fù)透鏡、光闌、第三負(fù)透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡處于同一光路上。

上述超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)還包括保護玻璃，所述保護玻璃置于帶通濾光片之前，并和帶通濾光片處于同一光路上。

上述超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)還包括帶通濾光片，所述帶通濾光片置于第三正透鏡之后，并和第一負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二負(fù)透鏡、光闌、第三負(fù)透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡處于同一光路上。

上述超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)還包括保護玻璃，所述保護玻璃置于第一負(fù)透鏡之前，并和第一負(fù)透鏡處于同一光路上。

上述第一負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二負(fù)透鏡、第三負(fù)透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡是采用普通光學(xué)玻璃或耐輻照光學(xué)玻璃。

上述帶通濾光片選用顏色濾光玻璃。

上述保護玻璃和第一負(fù)透鏡采用JGS1光學(xué)石英玻璃。

上述第一正透鏡、第二正透鏡以及第三正透鏡是鑭冕光學(xué)玻璃。

上述第二負(fù)透鏡以及第三負(fù)透鏡是重火石光學(xué)玻璃。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、滿足定位系統(tǒng)高精度以及不同視場照度均勻性的要求。本發(fā)明采用多組元反遠(yuǎn)距的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計像方遠(yuǎn)心光路，通過特殊布局，使之滿足在2m～∞清晰成像，對使用譜段范圍可通過帶通濾光片實現(xiàn)。為了能使不同物距的物在像面所成的像的中心位置基本不變，設(shè)計成像方遠(yuǎn)心光路才能滿足定位系統(tǒng)高精度以及不同視場照度均勻性的要求。

2、各視場彌散較均勻。本發(fā)明選用高折射率材料來減少軸外像差，使整個視場角范圍內(nèi)像面較平整，做到各視場彌散較均勻。而且使入射角很大的面彎向光闌，以使主光線的偏角盡量小，以減少軸外像差。為了改變球差和彗差，用整體彎曲的方法改變光闌位置附近的透鏡。而對像散、畸變和倍率色差的校正通過改變遠(yuǎn)離光闌位置的透鏡或透鏡組減小。

3、鏡頭無漸暈且環(huán)境適應(yīng)性強。本發(fā)明采用波長范圍900nm-1000nm，因而帶通濾光片玻璃選用HB850紅外濾光玻璃，考慮到航天環(huán)境中粒子輻射等對光學(xué)系統(tǒng)的影響，保護玻璃和透鏡材料采用JGS1光學(xué)石英玻璃，其余正透鏡采用鑭冕光學(xué)玻璃，所有負(fù)透鏡采用重火石光學(xué)玻璃，按上述結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)進行制作要求其光學(xué)系統(tǒng)的焦距26mm，視場角大于30.4°，后工作距離大于8.5mm，在2m～150m物距范圍內(nèi)，0.8視場內(nèi)最大絕對畸變小于等于0.589μm，出瞳距29614.8mm且鏡頭無漸暈。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的較佳的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的光學(xué)系統(tǒng)的場曲和相對畸變曲線；

圖3為本發(fā)明所提供的光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線；

圖4為本發(fā)明所提供的光學(xué)系統(tǒng)的彌散斑。

具體實施方式

參見圖1，本發(fā)明提供了一種超低畸變大視場像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡1、第一正透鏡2、第二負(fù)透鏡3、光闌7、第三負(fù)透鏡4、第二正透鏡5以及第三正透鏡6；第一負(fù)透鏡1、第一正透鏡2、第二負(fù)透鏡3、光闌7、第三負(fù)透鏡4、第二正透鏡5以及第三正透鏡6依次設(shè)置于同一光路10上。

為了使得本發(fā)明所提供的光學(xué)系統(tǒng)能夠得到精度高的成像質(zhì)量，在該光學(xué)系統(tǒng)中還包括帶通濾光片9，帶通濾光片9可以置于第一負(fù)透鏡1之前或第三正透鏡6之后，并和第一負(fù)透鏡1、第一正透鏡2、第二負(fù)透鏡3、光闌7、第三負(fù)透鏡4、第二正透鏡5以及第三正透鏡6處于同一光路10上。