專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于光電
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種適合空間環(huán)境的用于航天探測(cè)系統(tǒng)中的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前，在航空航天領(lǐng)域，尤其是在探月方面，航天空間探測(cè)系統(tǒng)中需要有一種超低畸變近半球視場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)，其由于工作環(huán)境的苛刻要求，使得對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)的精度、質(zhì)量等要求很高，設(shè)計(jì)的技術(shù)難度相當(dāng)大，并且國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類(lèi)光學(xué)系統(tǒng)。同時(shí)由于靜電作用，往往會(huì)在普通的光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭前上粘附一些灰塵或者其他粒子，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的成像有很大的影響，有可能還會(huì)因此而導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的損壞，因此非常有必要研發(fā)一種輕小型化、高質(zhì)量的超低畸變近半球視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)，使之能配套用于航天探測(cè)系統(tǒng)中。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決
背景技術(shù)：
中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種適應(yīng)范圍廣、近半球視場(chǎng)、有利于系統(tǒng)像差的校正、具有較低的f-e畸變和較均勻的像面照度、可有效降低靜電吸附灰塵以及無(wú)漸暈的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡，所述第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光路上。上述光學(xué)系統(tǒng)還包括帶通濾光片；所述帶通濾光片設(shè)置于第三負(fù)透鏡之后，并與第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡一起設(shè)置于同一光路上。上述第一負(fù)透鏡上鍍制有導(dǎo)電膜。上述第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二正透鏡、第三負(fù)透鏡以及帶通濾光片是普通光學(xué)玻璃或耐輻照光學(xué)玻璃。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、近半球視場(chǎng)，本實(shí)用新型通過(guò)合理布局，使視場(chǎng)范圍為近半球視場(chǎng)，擴(kuò)大了成像范圍。2、適應(yīng)范圍廣。本實(shí)用新型采用多組元反遠(yuǎn)距的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)像方遠(yuǎn)心光路，通過(guò)特殊布局，使之滿(mǎn)足在0.3m①清晰成像，對(duì)使用譜段范圍可通過(guò)帶通濾光片實(shí)現(xiàn)。為了減小整個(gè)系統(tǒng)的外形尺寸，將濾光片后移至像面前。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(jì)成像方遠(yuǎn)心光路才能滿(mǎn)足探測(cè)系統(tǒng)高精度以及不同視場(chǎng)照度均勻性的要求。在極端空間環(huán)境下，本實(shí)用新型通過(guò)采用耐輻照光學(xué)玻璃材料可以耐受較高劑量的空間粒子輻照，通過(guò)特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可在-60+90°溫差變化等惡劣環(huán)境中3使用，適應(yīng)范圍相當(dāng)廣闊。3、有利于系統(tǒng)像差的校正。本實(shí)用新型選用高折射率材料來(lái)減少軸外像差，使整個(gè)視場(chǎng)角范圍內(nèi)像面較平整，做到各視場(chǎng)照度較均勻。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(duì)像散、畸變和倍率色差的校正通過(guò)改變遠(yuǎn)離光闌位置的透鏡或透鏡組減小。該光學(xué)系統(tǒng)具有較大的相對(duì)孔徑。為了平衡高級(jí)像差，在前組和后組之間放置一鼓型透鏡，鼓型透鏡產(chǎn)生的光闌球差可以部分抵消系統(tǒng)的軸外高級(jí)球差和高級(jí)像散，并有利于系統(tǒng)像差的校正。4、具有較低的f-e畸變和較均勻的像面照度。本實(shí)用新型采用f-e成像模式。即y'=fe，為等距投影成像，相同的視場(chǎng)角e(亦即")在像面上對(duì)應(yīng)著相等的徑向距離。即希望對(duì)圖像實(shí)現(xiàn)不同程度的變形壓縮(桶型畸變)，以保證在物空間實(shí)現(xiàn)預(yù)期的立體角覆蓋。本實(shí)用新型將球面物投影為平面像。等距投影成像使像高與視場(chǎng)角為簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，在目標(biāo)信息的提取上避免了復(fù)雜的反演計(jì)算，具有很好的實(shí)時(shí)性。為了提高本實(shí)用新型像面照度的均勻性，在設(shè)計(jì)上一方面充分利用大量的桶型畸變使像方半視場(chǎng)角o'減??；另一方面充分利用像差漸暈(軸外物點(diǎn)實(shí)際成像光束在近軸入瞳面上的投射寬度大于軸上點(diǎn)光束寬度)使軸外物點(diǎn)成像光束截面盡量增大。在加工生產(chǎn)上在工藝允許的情況下可考慮在合適的鏡片上鍍制透過(guò)率中心低邊緣高的膜系，通過(guò)這種漸進(jìn)膜系，使中心與邊緣照度大致一致。5、可有效降低靜電吸附灰塵。本實(shí)用新型在月球表面等多塵環(huán)境使用時(shí)，由于靜電吸附作用，月塵等會(huì)吸附在光學(xué)系統(tǒng)表面上，本實(shí)用新型通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)上鍍制導(dǎo)電膜，可有效降低靜電吸附灰塵。圖1為本實(shí)用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)的場(chǎng)曲和f-9畸變曲線；圖3為本實(shí)用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)的為MTF曲線。具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型提供了一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、光闌4、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6，第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、光闌4、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6依次設(shè)置于同一光路8上。為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述的超低畸變的問(wèn)題，本實(shí)用新型在提供上述內(nèi)容的同時(shí)，該光學(xué)系統(tǒng)還包括帶通濾光片7;帶通濾光片7設(shè)置于第三負(fù)透鏡6之后，并與第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、光闌4、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6—起設(shè)置于同一光路8上。為了能防止靜電吸附，本實(shí)用新型在第一負(fù)透鏡1上鍍制有導(dǎo)電膜。本實(shí)用新型所提及的第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、光闌4、第二正透鏡5、第三負(fù)透鏡6以及帶通濾光片7是普通光學(xué)玻璃或耐輻照光學(xué)玻璃，耐輻照光學(xué)玻璃4可以在高能輻射(如Y射線、x射線及宇宙射線)作用下，具有一定抗輻射穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)在不易著色或變暗。該實(shí)用新型也可用在反應(yīng)堆、熱室及各種強(qiáng)放射性輻射的場(chǎng)合下。本實(shí)用新型在具體工作時(shí)，可以參考以下參數(shù)對(duì)第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6進(jìn)行配置，使其達(dá)到效果會(huì)更好對(duì)于第一負(fù)透鏡1:-2f'<f'i<-1.5f'4f'!<R丄<5f'i對(duì)于第二負(fù)透鏡2:-2.5f'<f'2<_2f'0.5f'2<R3<f'2對(duì)于第一正透鏡3:f'<f'3<1.5f'f'3<R5<1.5f'3對(duì)于第二正透鏡5:2f'<f'4<3f'5.5f'4<R7<6f'4對(duì)于第三負(fù)透鏡6:—5f'<f'5<-4.5f'0.2f's<R9<0.5f'1.7<n丄<1.8R2<0.7f'i1.7<n2<1.82.5f'2<R4<3f'1.6<n3<1.7R6<1.5f'31.7<n4<1.8Rs<0.9f'41.7<n5<1.8"R10<f'5在上述各個(gè)透鏡的參數(shù)關(guān)系中，其中fl'、f2'、f3'、f4'以及f5'分別為第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6的焦距，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9以及R10分別為第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6十個(gè)面的曲率半徑，nl、n2、n3、n4以及n5分別為第一負(fù)透鏡1、第二負(fù)透鏡2、第一正透鏡3、第二正透鏡5以及第三負(fù)透鏡6的折射率。表i近半球視場(chǎng)內(nèi)不同物距所對(duì)應(yīng)的最大f-e畸變值。物距最大f-e畸變(％)對(duì)應(yīng)的相對(duì)畸變(%)對(duì)應(yīng)的角度(°)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(um)0.3m0.49960285-86.9559510185.OO(l.O視場(chǎng))0.860.4m0.26268156-71.4119519178.20(0.92視場(chǎng))0.860.5m0.15006852-54.9329723869.70(0.82視場(chǎng))0.860.6m0.09118994-41.2248758261.20(0.72視場(chǎng))0.865<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>參見(jiàn)圖2和圖3以及表l，航天探測(cè)系統(tǒng)中的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)鏡頭，其使用波長(zhǎng)范圍780nm-900nm，因而帶通濾光片7玻璃選用RG780紅外濾光玻璃或其它顏色濾光玻璃。按上述結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)進(jìn)行制作要求其光學(xué)系統(tǒng)的焦距約7.34mm，視場(chǎng)角大于170。，相對(duì)孔徑1/4。后工作距離大于8.5mm，在0.3m①物距范圍內(nèi)，全視場(chǎng)內(nèi)最大f-e畸變小于等于±0.5%，且鏡頭無(wú)漸暈，軸外視場(chǎng)的照度僅下降至為軸上點(diǎn)的71.32%。在0.6m物距時(shí)，MTFX).57(33.31p/mm)。同時(shí)，第一鏡片第1面鍍有導(dǎo)電膜，具有防止靜電吸附灰塵的作用。本實(shí)用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)的像差校正十分理想、軸外孔徑降低很少、成像質(zhì)量很高，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。這種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附鏡頭，通過(guò)更換帶通濾光片，還適宜于不同譜段的系統(tǒng)中，同時(shí)可以在強(qiáng)光直接照射和惡劣的環(huán)境中使用。權(quán)利要求一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡，所述第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光路上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)還包括帶通濾光片；所述帶通濾光片設(shè)置于第三負(fù)透鏡之后，并與第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡一起設(shè)置于同一光路上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一負(fù)透鏡上鍍制有導(dǎo)電膜。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二正透鏡、第三負(fù)透鏡以及帶通濾光片是普通光學(xué)玻璃或耐輻照光學(xué)玻璃。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡，第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、光闌、第二正透鏡以及第三負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光路上；本實(shí)用新型提供了一種適應(yīng)范圍廣、近半球視場(chǎng)、有利于系統(tǒng)像差的校正、具有較低的f-θ畸變和較均勻的像面照度、可有效降低靜電吸附灰塵以及無(wú)漸暈的超低畸變近半球視場(chǎng)防靜電吸附光學(xué)系統(tǒng)。文檔編號(hào)G02B1/00GK201497829SQ20092003460公開(kāi)日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年9月17日優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日發(fā)明者豐善,劉杰,張向輝,汶德勝,王虎,王鋒,苗興華,解永杰申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所