[發明專利]大視場光學成像鏡頭及其構成的光學系統

在審

• 申請號: 202110267160.2
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112817131A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張岳;劉煥寶
• 申請（專利權）人: 長春瑞實光電科技有限責任公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/06
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提供一種大視場光學成像鏡頭及其構成的光學系統，大視場光學成像鏡頭包括：沿光傳播方向依次設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡和濾光片；其中，第一透鏡、第二透鏡和第八透鏡分別為彎月透鏡，第三透鏡和第六透鏡分別為雙凹透鏡，第四透鏡、第五透鏡和第七透鏡分別為雙凸透鏡。與傳統的星載鏡頭相比，本發明提供的大視場光學成像鏡頭及其構成的光學系統具有分辨率高、體積小、質量輕等優勢，該光學系統的成像質量高達2600萬像素，且成像光譜寬、視場角大，能適應衛星發射和在軌道運行時的惡劣環境，具有抗沖擊震動、耐太空高溫差、強輻射等優點，克服太空環境的復雜性，滿足航天工程的空間使用要求。

技術領域

本發明涉及光學設計技術領域，特別涉及一種大視場、高分辨率的光學 成像鏡頭及其構成的光學系統。

背景技術

隨著太空資源開發爭奪戰的日益加劇，研發高分辨率空間目標探測系統 成為競爭的關鍵。探測系統的核心部件是目標探測鏡頭，其主要應用于空間 目標與碎片的探測與跟蹤。為此，高分辨率微型星載相機光學系統的成功研 制對提高我國近地空間目標監視能力發揮了重要作用。最早運用CCD相機 作為星載對地觀測載荷是在20世紀80年代初。星載相機作為對地觀測儀器 真正被人們重視并且進入實用階段是在1986年2月法國成功發射Spot-1衛 星以后，該衛星所載的HRVCCD相機獲得了巨大的成功。2011年11月26 日，美國火星探測器“好奇號”搭載了一批先進的探測儀器，包括17臺200 萬像素的CCD相機。

我國空間相機研制起步較晚，1975年11月第一臺可見光譜空間相機“尖 兵一號”搭乘第一顆返回式衛星發射。2007年10月嫦娥一號衛星發射成功， 攜帶3個光學遙感器CCD相機、激光高度計和成像光譜儀。2008年8月我 國環境減災衛星發射成功，CCD相機在77lp/mm時MTF最高達0.22。2009 年9月26日，福建師范大學研制的神舟七號飛船伴飛衛星相機鏡頭上，首次 近距離獲得在軌航天器的全景圖像，像素130萬。2010年中科院西安光機所 研制的星載長焦距高分辨率CCD遙感相機，最小地面分辨率0.5m。國內公 開發表的相關文獻中，蘭麗艷等發表的星載大視場多光譜高分辨率CCD相 機光學系統的設計中，全視場角為3°，體積為500mm×400mm×400mm相對 較大，系統結構采用11片透鏡。張丹楓等發表的星載多光譜相機光學系統 設計中，系統質量約為5kg，分辨率為1024×1024。由此可知，目前，已公 開的星載鏡頭存在視場角小、成像質量不高、質量較重等缺點。

發明內容

本發明旨在解決現有的星載鏡頭存在視場角小、成像質量不高、質量較 重的問題，提供一種大視場光學成像鏡頭及其構成的光學系統，具有分辨率 高、體積小、質量輕等優勢。該光學系統的成像質量高達2600萬像素，且成 像光譜寬、視場角大，能適應衛星發射和在軌道運行時的惡劣環境，具有抗 沖擊震動、耐太空高溫差、強輻射等優點，克服太空環境的復雜性，滿足航 天工程的空間使用要求。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供的大視場光學成像鏡頭，包括：沿光傳播方向依次設置的第 一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、 第八透鏡和濾光片；其中，第一透鏡、第二透鏡和第八透鏡分別為彎月透鏡， 第三透鏡和第六透鏡分別為雙凹透鏡，第四透鏡、第五透鏡和第七透鏡分別 為雙凸透鏡。

優選地，第一透鏡材料為SILICA，其前表面的曲率半徑為30mm～40mm， 其后表面的曲率半徑為12mm～20mm，其厚度為3mm～5mm。

優選地，第二透鏡材料為H-ZBAF1，其前表面的曲率半徑為30mm～ 40mm，其后表面的曲率半徑為60mm～75mm，其厚度為2mm～4mm，與第 一透鏡的間距為11mm～13mm。

優選地，第三透鏡材料為TF3，其前表面的曲率半徑為-20mm～-40mm， 其后表面的曲率半徑為20mm～40mm，其厚度為2mm～4mm，與第二透鏡 的間距為5mm～7mm。