[實(shí)用新型]一種大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721048694.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207216122U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡文苑;劉自強(qiáng);孔超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三河市藍(lán)思泰克光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B13/18
• 分類號(hào): G02B13/18;G02B13/04
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所11359
• 代理人: 徐江華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于長(zhǎng)波非制冷探測(cè)器的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭。

背景技術(shù)

卡塞格林系統(tǒng)具有大口徑、短總長(zhǎng)、方便無(wú)熱化設(shè)計(jì)、容易與短波紅外激光系統(tǒng)融合等優(yōu)異特性，較多的應(yīng)用于航天和軍事領(lǐng)域。由于支撐結(jié)構(gòu)件和次鏡結(jié)構(gòu)件的遮擋，常規(guī)卡塞格林系統(tǒng)光圈較小，造成此類鏡頭熱源成像靈敏度的下降。另一方面，衍射面的使用會(huì)降低鏡頭能量透過(guò)率，降低系統(tǒng)溫差靈敏度，并且增加鏡頭加工難度和成本。設(shè)計(jì)一種大光圈無(wú)衍射面的卡塞格林系統(tǒng)的任務(wù)亟待解決。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭，主鏡口徑122mm，壓縮了次反射鏡口徑，F(xiàn)數(shù)高達(dá)0.89。透射系統(tǒng)使用4片透射鏡片糾正像差，未使用衍射面，提升了鏡頭熱成像靈敏度，降低了鏡頭加工難度和成本。

要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種F數(shù)為0.89，光學(xué)總長(zhǎng)短，體積小，裝調(diào)方便、成像質(zhì)量高的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭。其工作波段為8～12微米，焦距為100mm，適配分辨率為640x512，像元大小17微米的非制冷探測(cè)器，光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)118.5mm。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭，由物方到像方依次包括，球罩、次反射鏡、主反射鏡、透射成像組以及探測(cè)器部分；

所述球罩無(wú)光焦度，為一片凸面朝向物方的等厚球面球罩；

所述次反射鏡為一片非球面鋁質(zhì)反射鏡，通光口徑44mm。

所述主反射鏡，為一片非球面鋁質(zhì)反射鏡，外圓口徑112mm，內(nèi)孔口徑為48mm。

所述透射成像組具有正光焦度，包括由物方到像方的四片鏡片。第一片鏡片為雙凹鍺鏡片，第二片為凸面朝向像方的硒化鋅正透鏡，第三片為凸面朝向物方的硫化鋅負(fù)透鏡，第四片為凸面朝向物方的鍺正透鏡。四片鏡片各有一面為非球面。

在所述透射成像組與像方空間之間為長(zhǎng)波非制冷探測(cè)器部分，包括保護(hù)窗口和像面。

所述鏡頭的水平視場(chǎng)角范圍為：2w＝6.2°。

所述鏡頭滿足如下參數(shù)：

所述鏡頭的有效焦距EFL＝100mm，F(xiàn)數(shù)＝0.89，光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)＝118.5mm，適配探測(cè)器分辨率640×480，像元大小17μm。鏡頭全視場(chǎng)平均在23lp/mm處MTF>0.4。

所述鏡頭的鏡片中的非球面滿足下列表達(dá)式：

其中z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高，c表示表面的頂點(diǎn)曲率，k為圓錐系數(shù)，α₂、α₃、α₄、α₅、α₆為高次非球面系數(shù)。

本實(shí)用新型的有益效果為：光圈F＝0.89，光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)為118.5mm，主鏡外圓口徑112mm，內(nèi)孔口徑為48mm，次鏡通光口徑為44mm，結(jié)構(gòu)緊湊。有效地壓縮了次鏡面積，減小對(duì)光束的遮擋。透射成像系統(tǒng)有4片透鏡，未使用衍射面，這樣可以更好的消除大口徑主鏡和大視場(chǎng)帶來(lái)的像差，提升系統(tǒng)公差敏感度。鏡頭全視場(chǎng)在23lp/mm處MTF>0.4，接近系統(tǒng)衍射極限。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭在20°環(huán)境下的點(diǎn)列圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭20°環(huán)境下的光學(xué)傳遞函數(shù)圖(截止分辨率為23lp/mm)；

圖4是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭20°環(huán)境下的象散畸變圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭在-40°環(huán)境下的點(diǎn)列圖；

圖6是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭-40°環(huán)境下的光學(xué)傳遞函數(shù)圖(截止分辨率為23lp/mm)；

圖7是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭-40°環(huán)境下的象散畸變圖；

圖8是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭在60°環(huán)境下的點(diǎn)列圖；

圖9是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭60°環(huán)境下的光學(xué)傳遞函數(shù)圖(截止分辨率為23lp/mm)；

圖10是本實(shí)用新型提供的大光圈無(wú)衍射面卡塞格林式鏡頭60°環(huán)境下的象散畸變圖；