[發明專利]一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統

在審

• 申請號: 201711015845.8
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107703612A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 許敏達;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: G02B13/22
• 分類號: G02B13/22;G02B13/06;G02B27/09
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心11024
• 代理人: 孔曉芳

技術領域

本發明涉及一種光學系統，特別是一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統。

背景技術

四象限探測器是由四個性能相同的光敏單元按直角坐標系組合而成的位置傳感器。四象限探測器工作時接收光學系統形成的光斑，光斑使得每一個光敏單元都輸出一個信號，根據光斑位置不同，每個光敏單元輸出信號大小不同，經過信號處理，即可得到目標的角位置信息。

根據四象限探測器的探測原理，光學系統要求成像光斑圓整、均勻，并且在不同視場位置的光斑大小、形狀一致。目前的四象限光學系統通常并不是像方遠心光路，通過離焦使用來達到均勻光斑的目的。在系統視場不大時，此方法形成的光斑在不同視場處形狀變化較小。然而，當系統視場較大時，由于軸上光束主光線垂直像面，而軸外光束主光線與像面不垂直，就會導致不同視場處的光斑不一致，影響探測精度。在四象限探測視場越來越大的情況下，實現滿足四象限探測要求的大視場光學系統變得越來越重要。

同時，傳統的四象限光學系統由于不同視場位置、不同離焦位置的光斑形狀不一致，無法適配多種不同的四象限探測器，同一種光學系統適用范圍受限。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統，解決現有光學系統在大視場時光斑不圓整且不一致和光學系統不能通用的問題。

一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統，包括透鏡B和透鏡E，還包括：透鏡A、帶通濾光片、光闌、透鏡C和透鏡D。

所述透鏡A、透鏡B、帶通濾光片、光闌、透鏡C、透鏡D和透鏡E均固定于鏡筒內且按照從前往后的次序同軸順次排列，其中透鏡A為負透鏡，透鏡B為正透鏡，透鏡A和透鏡B構成第一透鏡組；所述透鏡透鏡C、透鏡D和透鏡E均為正透鏡，像面位于透鏡E的后方，透鏡C、透鏡D和透鏡E共同構成第二透鏡組。

大視場遠心光學系統工作時，外部成像光線進入光學系統，經過由透鏡A和透鏡B構成的第一透鏡組，形成發散光束。第一透鏡組作為負透鏡組，起到擴大入射光束口徑，降低大視場光線入射高度的作用。通過第一透鏡組的擴束之后，光學系統的視場顯著增大。之后成像光線經過帶通濾光片，再經過由透鏡C、透鏡D和透鏡E共同構成的第二透鏡組并到達探測器形成最終像面，第二透鏡組承擔光學系統的所有光焦度，使光線匯聚成像。系統光闌位于第二透鏡組的物方焦平面處，經過第二透鏡組成像至無窮遠處，使得光學系統出瞳位于無窮遠，形成像方遠心光路。第一透鏡組相當于倒置的望遠系統，擴大光學系統的視場，第二透鏡組和光闌共同形成遠心光學系統，使得整體形成大視場遠心光學系統。

像方遠心光學系統的軸上與軸外主光線均垂直于像面，使得不同視場位置的光斑形狀一致。同時，通過設置不同的離焦量，形成不同直徑大小的光斑，且不改變光斑中心的像面位置，使得同一光學系統適配不同四象限探測器。

本發明實現了用于四象限探測的光學系統的大視場和像方遠心設計，使得光學系統在滿足大視場探測的情況下，光斑圓整，不同視場的光斑形狀一致；同時，前后離焦只改變光斑大小，不改變光斑形狀和位置，實現了通用型設計。能夠有效地滿足四象限探測器對光學系統的使用要求。

附圖說明

圖1一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統的結構圖。

1.透鏡A 2.透鏡B 3.帶通濾光片 4.光闌 5.透鏡C 6.透鏡D 7.透鏡E

具體實施方式

一種用于四象限探測的大視場遠心光學系統，包括透鏡B2和透鏡E7，還包括：透鏡A1、帶通濾光片3、光闌4、透鏡C5和透鏡D6。

所述透鏡A1、透鏡B2、帶通濾光片3、光闌4、透鏡C5、透鏡D6和透鏡E7均固定于鏡筒內且按照從前往后的次序同軸順次排列，其中透鏡A1為ZK9B材料負透鏡，透鏡B2為ZF88材料正透鏡，透鏡A1和透鏡B2構成第一透鏡組；所述透鏡透鏡C5、透鏡D6和透鏡E7均為ZF88材料正透鏡，像面位于透鏡E7的后方，透鏡C5、透鏡D6和透鏡E7共同構成第二透鏡組。

大視場遠心光學系統工作時，外部成像光線進入光學系統，經過由透鏡A1和透鏡B2構成的第一透鏡組，形成發散光束。第一透鏡組作為負透鏡組，起到擴大入射光束口徑，降低大視場光線入射高度的作用。通過第一透鏡組的擴束之后，光學系統的視場顯著增大；之后成像光線經過帶通濾光片3，再經過由透鏡C5、透鏡D6和透鏡E7共同構成的第二透鏡組并到達探測器形成最終像面，第二透鏡組承擔光學系統的所有光焦度，使光線匯聚成像。系統光闌4位于第二透鏡組的物方焦平面處，經過第二透鏡組成像至無窮遠，使得光學系統出瞳位于無窮遠，形成像方遠心光路。第一透鏡組相當于倒置的望遠系統，擴大光學系統的視場，第二透鏡組和光闌4共同形成遠心光路，使得整體形成大視場遠心光學系統。