一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统，该光学系统包括第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜，第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜依次设置于同一光路上；本发明专利技术提供了一种适应范围广、近半球视场、有利于系统像差的校正、具有较低的f-θ畸变和较均匀的像面照度、可有效降低静电吸附灰尘以及无渐晕的超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电
，涉及一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系 统，尤其涉及一种适合空间环境的用于航天探测系统中的超低畸变近半球视场防静电吸 附光学系统。
技术介绍
目前，在航空航天领域，尤其是在探月方面，航天空间探测系统中需要有一种 超低畸变近半球视场的光学系统，其由于工作环境的苛刻要求，使得对该光学系统的精 度、质量等要求很高，设计的技术难度相当大，并且国内尚无此类光学系统。同时由于 静电作用，往往会在普通的光学系统的镜头前上粘附一些灰尘或者其他粒子，对光学系 统的成像有很大的影响，有可能还会因此而导致光学系统的损坏，因此非常有必要研发 一种轻小型化、高质量的超低畸变近半球视场光学系统，使之能配套用于航天探测系统 中。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种适应范围广、近 半球视场、有利于系统像差的校正、具有较低的f_ θ畸变和较均勻的像面照度、可有效 降低静电吸附灰尘以及无渐晕的超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统。本专利技术的技术解决方案是本专利技术提供了一种超低畸变近半球视场防静电吸附 光学系统，其特殊之处在于所述光学系统包括第一负透镜、第二负透镜、第一正透 镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜，所述第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、 光阑、第二正透镜以及第三负透镜依次设置于同一光路上。上述光学系统还包括带通滤光片；所述带通滤光片设置于第三负透镜之后，并 与第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜一起设置 于同一光路上。上述第一负透镜上镀制有导电膜。上述第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜以及带 通滤光片是普通光学玻璃或耐辐照光学玻璃。本专利技术的优点是1、近半球视场，本专利技术通过合理布局，使视场范围为近半球视场，扩大了成像 范围。2、适应范围广。本专利技术采用多组元反远距的结构形式设计像方远心光路，通过 特殊布局，使之满足在0.3m ⑴清晰成像，对使用谱段范围可通过带通滤光片实现。为 了减小整个系统的外形尺寸，将滤光片后移至像面前。为了能使不同物距的物在像面所 成的像的中心位置基本不变，设计成像方远心光路才能满足探测系统高精度以及不同视 场照度均勻性的要求。在极端空间环境下，本专利技术通过采用耐辐照光学玻璃材料可以耐3受较高剂量的空间粒子辐照，通过特定的结构设计可在-60 +90°温差变化等恶劣环境 中使用，适应范围相当广阔。3、有利于系统像差的校正。本专利技术选用高折射率材料来减少轴外像差，使整个 视场角范围内像面较平整，做到各视场照度较均勻。而且使入射角很大的面弯向光阑， 以使主光线的偏角尽量小，以减少轴外像差。为了改变球差和彗差，用整体弯曲的方法 改变光阑位置附近的透镜。而对像散、畸变和倍率色差的校正通过改变远离光阑位置的 透镜或透镜组减小。该光学系统具有较大的相对孔径。为了平衡高级像差，在前组和后 组之间放置一鼓型透镜，鼓型透镜产生的光阑球差可以部分抵消系统的轴外高级球差和 高级像散，并有利于系统像差的校正。4、具有较低的f_ θ畸变和较均勻的像面照度。本专利技术采用f_ θ成像模式。即 y' = θ,为等距投影成像，相同的视场角θ (亦即ω)在像面上对应着相等的径向距 离。即希望对图像实现不同程度的变形压缩(桶型畸变)，以保证在物空间实现预期的立 体角覆盖。本专利技术将球面物投影为平面像。等距投影成像使像高与视场角为简单的正比 关系，在目标信息的提取上避免了复杂的反演计算，具有很好的实时性。为了提高本发 明像面照度的均勻性，在设计上一方面充分利用大量的桶型畸变使像方半视场角ω‘减 小；另一方面充分利用像差渐晕(轴外物点实际成像光束在近轴入瞳面上的投射宽度大 于轴上点光束宽度)使轴外物点成像光束截面尽量增大。在加工生产上在工艺允许的情 况下可考虑在合适的镜片上镀制透过率中心低边缘高的膜系，通过这种渐进膜系，使中 心与边缘照度大致一致。5、可有效降低静电吸附灰尘。本专利技术在月球表面等多尘环境使用时，由于静电 吸附作用，月尘等会吸附在光学系统表面上，本专利技术通过在光学系统上镀制导电膜，可 有效降低静电吸附灰尘。附图说明图1为本专利技术所提供的光学系统的结构示意图；图2为本专利技术所提供的光学系统的场曲和f_ θ畸变曲线；图3为本专利技术所提供的光学系统的为MTF曲线。具体实施例方式参见图1，本专利技术提供了一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统，该系统 包括第一负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、光阑4、第二正透镜5以及第三负透镜 6，第一负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、光阑4、第二正透镜5以及第三负透镜 6依次设置于同一光路8上。为了更好的实现本专利技术所述的超低畸变的问题，本专利技术在提供上述内容的同 时，该光学系统还包括带通滤光片7 ；带通滤光片7设置于第三负透镜6之后，并与第一 负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、光阑4、第二正透镜5以及第三负透镜6—起设 置于同一光路8上。为了能防止静电吸附，本专利技术在第一负透镜1上镀制有导电膜。本专利技术所提及的第一负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、光阑4、第二正透镜5、第三负透镜6以及带通滤光片7是普通光学玻璃或耐辐照光学玻璃，耐辐照光学玻 璃可以在高能辐射(如Y射线、χ射线及宇宙射线)作用下，具有一定抗辐射稳定性， 主要表现在不易着色或变暗。该专利技术也可用在反应堆、热室及各种强放射性辐射的场合下。本专利技术在具体工作时，可以参考以下参数对第一负透镜1、第二负透镜2、第一 正透镜3、第二正透镜5以及第三负透镜6进行配置，使其达到效果会更好对于第一负透镜1 -2f' < f' ！ < -1.5f'4f' ！ < R1 < 5f' ！对于第二负透镜2 -2.5f' < f' 9 < -2f'1.7 < η, < 1.8R2 < 0.7f'0.5f' 2 < R3 < f' 2对于第一正透镜3 f < f 3 < l-5f'f' 3 < R5 < i-5f' 3对于第二正透镜5 2f' < f' 4 < 3f'5.5f' 4 < R7 < 6f' 4对于第三负透镜6 -5f' < f' , < -4.5f'1.7 < n2 < 1.8 2.5f' 2 < R4 < 3f1.6 < n3 < 1.7 R6 < 1.5f' 31.7 < n4 < 1.8 R8 < 0.9f' 41.7 < n, < 1.8R10 < f'0.2f' 5 < R9 < 0.5f' 5在上述各个透镜的参数关系中，其中fl'、β'、β'、f4'以及β'分别为 第一负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、第二正透镜5以及第三负透镜6的焦距， RU R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9以及RlO分别为第一负透镜1、第二负透镜 2、第一正透镜3、第二正透镜5以及第三负透镜6十个面的曲率半径，nl、n2、n3、n4 以及n5分别为第一负透镜1、第二负透镜2、第一正透镜3、第二正透镜5以及第三负透 镜6的折射率。表1近半球视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统，其特征在于：所述光学系统包括第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜，所述第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜依次设置于同一光路上。

【技术特征摘要】
1.一种超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统，其特征在于所述光学系统包括 第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜，所述第一 负透镜、第二负透镜、第一正透镜、光阑、第二正透镜以及第三负透镜依次设置于同一 光路上。2.根据权利要求1所述的超低畸变近半球视场防静电吸附光学系统，其特征在于 所述光学系统还包括带通滤光片；所述带通滤光片设置于第三负透镜之后，并与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虎，张向辉，刘杰，解永杰，苗兴华，丰善，汶德胜，王锋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：87