專利名稱：全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭。
背景技術(shù)：
為了提高對(duì)空間目標(biāo)的搜索能力，用于對(duì)空間目標(biāo)光電搜索和探測(cè)的光電系統(tǒng)， 都希望鏡頭的焦距長、相對(duì)孔徑大，覆蓋的天區(qū)范圍廣，分辨本領(lǐng)高。在現(xiàn)有技術(shù)中，這類鏡 頭大多數(shù)是采用如圖l所示的折反射光路結(jié)構(gòu)(其中K1為次反射面，K2、K3為消雜光光欄， K4為主反射面，K5為像面)。用這種方案，雖然可以做到長焦距、大相對(duì)孔徑和較大的視場(chǎng) 角，但它存在下述難以克服的缺點(diǎn) 1、存在中心攔光，至少損失20%的光能，這對(duì)追求強(qiáng)探測(cè)能力的空間目標(biāo)搜索光
學(xué)鏡頭而言是很大的缺陷； 2、鏡片冷加工工藝性能差； 3、裝校技術(shù)難度大，鏡頭的實(shí)際分辨率比設(shè)計(jì)分辨率衰減得很多； 4、光路中使用反射面，導(dǎo)致鏡頭容易產(chǎn)生雜散光，降低鏡頭的分辨率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡
頭，該鏡頭不僅焦距長，相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角大，而且光能損失小，使用效果好。
為實(shí)現(xiàn)上述之目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，
采用八片八組雙高斯鏡頭結(jié)構(gòu)，沿光線入射方向鏡頭分為前組、中組和后組，所述前組設(shè)
有一平凸透鏡，所述中組依次設(shè)有月牙、雙凹、雙凸三片相互間隔的透鏡，所述后組依次設(shè)
有雙凸、正月牙、負(fù)月牙、負(fù)月牙四片相互間隔的透鏡。 本實(shí)用新型發(fā)明的要點(diǎn)是光學(xué)鏡頭采用復(fù)雜化的雙高斯八片八組的光路結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鏡頭的長焦距、大相對(duì)孔徑和較大的視場(chǎng)角，焦距f' = 400mm，入瞳直徑 小500(相對(duì)孔徑D/f' = 1/0. 8)，視場(chǎng)角2w^ 10° (像方線視場(chǎng)2n' >小70)。由于采 用全透射式光路結(jié)構(gòu)，有效減小了光能損失，極大地提高了鏡頭的探測(cè)能力和分辨率。 同時(shí)，在鏡筒中的鏡框和壓圈采用低線脹系數(shù)，且與光學(xué)玻璃的線脹系數(shù)相近、易 切削加工的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，提高了結(jié)構(gòu)抗溫度效應(yīng)的性能。此外，在鏡片冷加工、鏡筒設(shè) 計(jì)、加工及鏡頭裝校過程中，有效地控制了各組元的共心，提高了鏡頭的分辨率。
圖1是采用折反射光路結(jié)構(gòu)的鏡頭的光路結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的調(diào)焦機(jī)構(gòu)的構(gòu)造示意圖。 圖中，1、平凸透鏡，2、月牙透鏡，3、雙凹透鏡，4、雙凸透鏡，5、雙凸透鏡，6、正月牙 透鏡，7、負(fù)月牙透鏡，8、負(fù)月牙透鏡，9、后組鏡筒，10、鋼珠，11、電機(jī)，12、主動(dòng)輪，13、調(diào)焦 座，14、鋼珠壓圈，15、從動(dòng)輪，16、聯(lián)接法蘭。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，采用八片八組復(fù)雜化雙高斯鏡頭結(jié) 構(gòu)，沿光線入射方向鏡頭分為前組、中組和后組，所述前組設(shè)有一平凸透鏡l，所述中組依 次設(shè)有月牙透鏡2、雙凹透鏡3、雙凸透鏡4三片相互間隔的透鏡，所述后組依次設(shè)有雙凸 透鏡5、正月牙透鏡6、負(fù)月牙透鏡7、負(fù)月牙透鏡8四片相互間隔的透鏡。沿光線入射方 向，所述各透鏡之間的空氣間隔依次為253. 4mm、51. 9mm、6. lmm、232. 2mm、4. 3mm、7. 5mm和 17. lmm。 上述前組、中組和后組鏡片的口徑依次減小，前組鏡片口徑為小510mm，中組各鏡 片口徑的取值范圍為小320mm 340mm，后組各鏡片口徑都小于230mm。 下面對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)過程作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型在光路設(shè)計(jì)方面用全透射式的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出長焦距、大相對(duì)孔徑、大視 場(chǎng)、高分辨率的空間高軌目標(biāo)搜索鏡頭。在設(shè)計(jì)中，衡量了鏡頭長焦距、大相對(duì)孔徑、大視 場(chǎng)、小彌散斑的特點(diǎn)，采用復(fù)雜化結(jié)構(gòu)八片八組的雙高斯，達(dá)到了高性能的高斯光學(xué)指標(biāo)和 高分辨率的成像質(zhì)量?？紤]到大口徑鏡片膠合的工藝水平，在光路中不使用膠合組，著重校 正光學(xué)系統(tǒng)的軸上像差，尤其注意二級(jí)光譜的校正，合理選用、搭配光學(xué)玻璃材料，有效地 校正了系統(tǒng)的色像差。在優(yōu)化過程中合理分配各種像差的權(quán)重，使各種像差得到有效的控 制。在光學(xué)系統(tǒng)滿足高像素CCD攝像機(jī)傳感器的分辨率的前提下，竭力提高能量集中度。 在光學(xué)設(shè)計(jì)中，在保證系統(tǒng)的高分辨率和各鏡片的剛性，使鏡片的光圈不變形的 前提下，有效地控制光學(xué)鏡片的厚度，以減輕鏡頭的體積和重量，減少材料對(duì)光能的吸收。 在保證系統(tǒng)的分辨率，使光路總長、后截距滿足系統(tǒng)要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)加大部 分空氣間隔，使光學(xué)系統(tǒng)中后組鏡片的口徑迅速減少，在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，第一 片的口徑為小510mm，中組鏡片的口徑降為小330mm，后組鏡片口徑小于小230mm。同時(shí)把口 徑大于小500mm的第一片設(shè)計(jì)為平凸透鏡，便于大口徑鏡片的加工。 由于鏡片的口徑都很大，在鏡片加工中關(guān)鍵技術(shù)是鏡片的光軸與成像的共軸技 術(shù)在鏡片研磨過程中，受磨邊、對(duì)中設(shè)備規(guī)格和工藝水平的限制，在鏡片拋光工序之前采 用測(cè)量邊厚，使同圓周上的邊緣等厚度的方法，以保證鏡片的同心度，使所有鏡片的偏心差 都小于0. 02mm。 由于該光學(xué)裝置的工作溫度為15士2(TC，而加工檢驗(yàn)及裝配溫度為2(TC，與最低
工作溫度有25t:的溫差，為保證鏡頭在工作溫度環(huán)境下不受材料熱脹冷縮的應(yīng)力影響而使
成像質(zhì)量變差，對(duì)鏡框和壓圈選用低線脹系數(shù)(線脹系數(shù)為8. 31 X 10—6mm/°C )，且便于切削 加工的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。有效地消除溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，保證了光學(xué)系統(tǒng)的精密性。 由于該光學(xué)裝置的焦距長、口徑大，為了滿足鏡頭大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)于成像質(zhì)量的影 響，在鏡頭結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了剛度設(shè)計(jì)(有限元分析)，滿足系統(tǒng)的使用要求。 為了防止鏡片在鏡筒(鏡框)中周向轉(zhuǎn)動(dòng)，裝調(diào)后在鏡框和鏡片之間用6704硅膠 灌封，以增加鏡片和鏡筒之間的摩擦力，確保鏡片不會(huì)松動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。 本鏡頭由于焦距長，使用環(huán)境溫差大，因此在溫度變化較大時(shí)，后截距會(huì)發(fā)生變 化，為了在溫差較大的各環(huán)境下系統(tǒng)能夠正常工作，本鏡頭設(shè)置了如圖3的調(diào)焦機(jī)構(gòu)。由于 受體積的限制，我們采用高精度鋼球(G20以上)自制高精度的過盈軸承，并通過梯形牙及 導(dǎo)向釘把電機(jī)的周向運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)CCD靶面的位置，使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作精密可靠。 以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施實(shí)例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn) 生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于采用八片八組復(fù)雜化雙高斯鏡頭結(jié)構(gòu)，沿光線入射方向鏡頭分為前組、中組和后組，所述前組設(shè)有一平凸透鏡，所述中組依次設(shè)有月牙、雙凹、雙凸三片相互間隔的透鏡，所述后組依次設(shè)有雙凸、正月牙、負(fù)月牙、負(fù)月牙四片相互間隔的透鏡。
1. 一種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于采用八片八組復(fù)雜化雙高斯鏡頭結(jié) 構(gòu)，沿光線入射方向鏡頭分為前組、中組和后組，所述前組設(shè)有一平凸透鏡，所述中組依次 設(shè)有月牙、雙凹、雙凸三片相互間隔的透鏡，所述后組依次設(shè)有雙凸、正月牙、負(fù)月牙、負(fù)月 牙四片相互間隔的透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于沿光線入射方向，所述各透鏡之間的空氣間隔依次為253. 4mm、51. 9mm、6. lmm、232. 2mm、4. 3mm、7. 5mm和 17. lmm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于所述前組、中組和后組鏡片的口徑依次減小，前組鏡片口徑為小510mm，中組各鏡片口徑的取值范圍為 小320mm 340mm，后組各鏡片口徑小于230mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于該鏡頭的鏡筒內(nèi) 的鏡框和壓圈由線脹系數(shù)與光學(xué)玻璃相近的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制造而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全透射式空間目標(biāo)搜索鏡頭，其特征在于采用八片八組復(fù)雜化雙高斯鏡頭結(jié)構(gòu)，沿光線入射方向鏡頭分為前組、中組和后組，所述前組設(shè)有一平凸透鏡，所述中組依次設(shè)有月牙、雙凹、雙凸三片相互間隔的透鏡，所述后組依次設(shè)有雙凸、正月牙、負(fù)月牙、負(fù)月牙四片相互間隔的透鏡。該鏡頭不僅焦距長，相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角大，而且光能損失小，使用效果好。
文檔編號(hào)G02B13/00GK201548743SQ20092013858
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者張益民, 林春生, 汪建平, 肖維軍 申請(qǐng)人:福建福光數(shù)碼科技有限公司