專利名稱：廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，可與高靈敏度、大畫幅、高清晰度CCD相機(jī)配套使用，以對空間寬天區(qū)范圍內(nèi)的目標(biāo)與碎片進(jìn)行光電探測。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)μ召Y源開發(fā)熱潮的逐步高漲，人類對地球外層空間領(lǐng)域的爭奪戰(zhàn)日益加劇，對空間目標(biāo)的探測和監(jiān)視工作起著基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的作用。用于對空間目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測的光電系統(tǒng)、光學(xué)鏡頭的性能指標(biāo)不斷創(chuàng)新，規(guī)格品種也不斷增加，且都朝著增大相對孔徑，從而提高探測能力、提高分辨率；增大視場角，擴(kuò)大對天區(qū)的觀測范圍的目標(biāo)發(fā)展。在本發(fā)明之前，這種鏡頭的技術(shù)水平，如圖6所示光路結(jié)構(gòu)，它的光學(xué)性能指標(biāo) 焦距 f =200mm ；入瞳直徑
小150謹(jǐn)；相對孔徑厶//' =1/1. 33 ；視場角2ω=10° ；像方線視場2纊=φ!35謹(jǐn)；適配于 25 _ X 25 _ 的 CCD 相機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，有利于增大鏡頭的視場角，擴(kuò)大對天區(qū)的觀測范圍，從而采集更多的空間目標(biāo)的信息，并且使鏡頭能與高分辨 C⑶相機(jī)適配使用。本發(fā)明的特征在于一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，包括主鏡筒，其特征在于所述主鏡筒內(nèi)沿光線入射方向分別設(shè)有正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、雙凹透鏡D與雙凸透鏡E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I和雙凹透鏡J。所述主鏡筒的前端外周上布設(shè)有鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)，后端外周上設(shè)有用以對溫度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)焦機(jī)構(gòu)。所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括布設(shè)在主鏡筒外圍并與主鏡筒外螺紋連接的調(diào)焦鏡筒，所述調(diào)焦鏡筒經(jīng)設(shè)于其外圈上鋼珠與調(diào)焦環(huán)連接，所述調(diào)焦環(huán)外圈的前部設(shè)有被動傳動齒，所述被動傳動齒與布設(shè)在調(diào)焦鏡筒3-1外圈前部的驅(qū)動電機(jī)輸出軸上的主動齒輪嚙合，所述調(diào)焦環(huán)外圈上還設(shè)有梯形螺紋，并且經(jīng)梯形螺紋與設(shè)于其外圍的調(diào)焦座連接，所述調(diào)焦座的后部開有弧形導(dǎo)槽，所述弧形導(dǎo)槽內(nèi)安設(shè)有一端連接在調(diào)焦鏡筒上的導(dǎo)釘，所述調(diào)焦座后端還經(jīng)連接法蘭和連接螺釘與CXD攝像機(jī)連接。所述調(diào)焦環(huán)的后端上設(shè)有一圈用以預(yù)緊固定的調(diào)焦環(huán)壓圈。所述鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)包括設(shè)于主鏡筒前端基座內(nèi)的蝸輪轉(zhuǎn)軸和蝸桿轉(zhuǎn)軸，所述蝸輪
轉(zhuǎn)軸上設(shè)有的蝸輪與蝸桿轉(zhuǎn)軸上設(shè)有的蝸桿嚙合傳動，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸經(jīng)設(shè)于基座兩端的蝸
桿軸承座與基座連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸的一端還連接有用以手動調(diào)節(jié)的手輪，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸
經(jīng)設(shè)于基座另外兩端的蝸輪軸承座與基座連接，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸的兩端經(jīng)連接臂與鏡蓋連
接，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸旁側(cè)的基座內(nèi)還設(shè)有用以驅(qū)動蝸桿的電機(jī)組件。
所述主鏡筒采用熱膨脹系數(shù)為8. 31X 10_6mm/°C的合金鋼。本發(fā)明的優(yōu)點1.把孔徑光欄位置從傳統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)的C、D透鏡的凹面之間向右移至E、F透鏡之間，使光欄處于光路的中間位置，利于軸外像差的校正；2.在DE膠合組中，負(fù)光焦度的雙凹透鏡D采用重冕牌玻璃材料；正光焦度的雙凸透鏡采用重火石玻璃材料，有效地消除了鏡頭的色差，尤其消除了二級光譜，提高了鏡頭的分辨率；3.在光路的后部靠近像面處，設(shè)置了負(fù)光焦度的雙凹透鏡(場鏡)J，利于系統(tǒng)像場彎曲的校正，提高了廣角鏡頭的邊緣像質(zhì)，使全視場的分辨率接近中心視場的分辨率。


圖1為本發(fā)明實施例光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的調(diào)焦機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例的鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的A-A向剖視圖。圖6為當(dāng)前該類型鏡頭的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參考圖1，圖2，圖3，圖4和圖5，一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，包括主鏡筒1，所述主鏡筒1內(nèi)沿光線入射方向分別設(shè)有正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、 雙凹透鏡D與雙凸透鏡E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I和雙凹透鏡J，通過上述透鏡的組合，在實際的光路設(shè)計時，把光欄位置從傳統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)C、D透鏡的凹面之間向右移至E、F透鏡之間，以使光欄位置處于光路的中間位置，利于光學(xué)鏡頭軸外象差的校正，使廣角鏡頭的邊緣像質(zhì)明顯提高， 使全視場的分辨率接近中心視場的分辨率。上述正月牙透鏡A與正月牙透鏡B之間的空氣間隔為81. 93mm,所述正月牙透鏡B 與負(fù)月牙透鏡C之間的空氣間隔為5. 99mm，所述負(fù)月牙透鏡C與雙膠合透鏡組DE之間的空氣間隔為34. 37mm，所述雙膠合透鏡組膠合組DE與雙凸透鏡F之間的空氣間隔為0. 84mm, 所述雙凸透鏡F與雙膠合透鏡組GH之間的空氣間隔為44. 5mm,所述雙膠合透鏡組GH與雙凸透鏡I之間的空氣間隔為4. 18mm，所述雙凸透鏡I與雙凹透鏡J之間的空氣間隔為 3. 06mmo上述雙膠合透鏡組DE中，負(fù)光焦度的雙凹透鏡D采用重冕牌玻璃材料，正光焦度的雙凸透鏡采用重火石玻璃材料。上述主鏡筒1的前端外周上布設(shè)有鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)2，后端外周上設(shè)有用以對溫度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)焦機(jī)構(gòu)3。上述調(diào)焦機(jī)構(gòu)3包括布設(shè)在主鏡筒1外圍并與主鏡筒1外螺紋連接的調(diào)焦鏡筒 3-1，所述調(diào)焦鏡筒3-1經(jīng)設(shè)于其外圈上鋼珠3-2與調(diào)焦環(huán)3-3連接，所述調(diào)焦環(huán)3_3外圈的前部設(shè)有被動傳動齒3-3-1，所述被動傳動齒3-3-1與布設(shè)在調(diào)焦鏡筒3-1外圈前部的驅(qū)動電機(jī)3-4輸出軸上的主動齒輪3-4-1嚙合，所述調(diào)焦環(huán)3-3外圈上還設(shè)有梯形螺紋3-3-2， 并且經(jīng)梯形螺紋3-3-2與設(shè)于其外圍的調(diào)焦座3-5連接，所述調(diào)焦座3-5的后部開有弧形導(dǎo)槽3-5-1，所述弧形導(dǎo)槽3-5-1內(nèi)安設(shè)有一端連接在調(diào)焦鏡筒3-1上的導(dǎo)釘3-6，所述調(diào)焦座3-5后端還經(jīng)連接法蘭3-7和連接螺釘3-8與CXD攝像機(jī)4連接。上述調(diào)焦環(huán)3-3的后端上設(shè)有一圈用以預(yù)緊固定的調(diào)焦環(huán)壓圈3-9。上述鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)2包括設(shè)于主鏡筒1前端基座2-1內(nèi)的蝸輪轉(zhuǎn)軸2-2和蝸桿轉(zhuǎn)軸2-3，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸2-2上設(shè)有的蝸輪2-2-1與蝸桿轉(zhuǎn)軸2-3上設(shè)有的蝸桿2_3_1嚙合傳動，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸2-3經(jīng)設(shè)于基座1兩端的蝸桿軸承座2-4與基座2-1連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸 2-3的一端還連接有用以手動調(diào)節(jié)的手輪2-5，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸2-2經(jīng)設(shè)于基座1另外兩端的蝸輪軸承座2-6與基座2-1連接，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸2-2的兩端經(jīng)連接臂2-7與鏡蓋2_8連接， 所述蝸桿轉(zhuǎn)軸2-3側(cè)的基座1內(nèi)還設(shè)有用以驅(qū)動蝸桿2-3-1的電機(jī)組件2-9。上述主鏡筒1采用熱膨脹系數(shù)為8. 31X 10-6mm/°C的合金鋼。具體實施過程如下 發(fā)明方案達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)
1.焦距=213mm;
2.入瞳直徑Φ180mm (相對孔徑 //' =1/1. 18)；
3.視場角2ω彡18° (有效成像面勿'彡Φ 68mm)；
4.分辨率80%的能量集中在2X2個像元上。與大畫幅高分辨率的C⑶相機(jī)適配使用，使系統(tǒng)的分辨率達(dá)到1600萬像素。本發(fā)明為使大視場、大相對孔徑空間探測鏡頭達(dá)到高分辨率的目的，發(fā)明者在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面實施如下創(chuàng)新方案。1.溫度效應(yīng)設(shè)計
根據(jù)用戶對鏡頭工作溫度要求，我們把工作溫度設(shè)定為_40°C +60°C，而加工檢驗及裝配溫度為20°C，與最低工作溫度有60°C的溫差；為了保證鏡筒在工作溫度環(huán)境下不受材料熱脹冷縮的應(yīng)力影響，鏡筒采用與玻璃材料的線脹系數(shù)相近的合金鋼，其線脹系數(shù)為 8. 31 X 10-6mm/°C。我們采用光學(xué)玻璃參數(shù)如表一所示表一
權(quán)利要求
1.一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，包括主鏡筒，其特征在于所述主鏡筒內(nèi)沿光線入射方向分別設(shè)有正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、雙凹透鏡D與雙凸透鏡 E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、 雙凸透鏡I和雙凹透鏡J。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述正月牙透鏡A與正月牙透鏡B之間的空氣間隔為81. 93mm，所述正月牙透鏡B與負(fù)月牙透鏡C之間的空氣間隔為5. 99mm，所述負(fù)月牙透鏡C與雙膠合透鏡組DE之間的空氣間隔為34. 37mm, 所述雙膠合透鏡組膠合組DE與雙凸透鏡F之間的空氣間隔為0. 84mm,所述雙凸透鏡F與雙膠合透鏡組GH之間的空氣間隔為44. 5mm，所述雙膠合透鏡組GH與雙凸透鏡I之間的空氣間隔為4. 18mm，所述雙凸透鏡I與雙凹透鏡J之間的空氣間隔為3. 06mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述雙膠合透鏡組DE中，負(fù)光焦度的雙凹透鏡D采用重冕牌玻璃材料，正光焦度的雙凸透鏡采用重火石玻璃材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述主鏡筒的前端外周上布設(shè)有鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)，后端外周上設(shè)有用以對溫度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)焦機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括布設(shè)在主鏡筒外圍并與主鏡筒外螺紋連接的調(diào)焦鏡筒，所述調(diào)焦鏡筒經(jīng)設(shè)于其外圈上鋼珠與調(diào)焦環(huán)連接，所述調(diào)焦環(huán)外圈的前部設(shè)有被動傳動齒，所述被動傳動齒與布設(shè)在調(diào)焦鏡筒外圈前部的驅(qū)動電機(jī)輸出軸上的主動齒輪嚙合，所述調(diào)焦環(huán)外圈上還設(shè)有梯形螺紋，并且經(jīng)梯形螺紋與設(shè)于其外圍的調(diào)焦座連接，所述調(diào)焦座的后部開有弧形導(dǎo)槽，所述弧形導(dǎo)槽內(nèi)安設(shè)有一端連接在調(diào)焦鏡筒上的導(dǎo)釘，所述調(diào)焦座后端還經(jīng)連接法蘭和連接螺釘與CXD攝像機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述調(diào)焦環(huán)的后端上設(shè)有一圈用以預(yù)緊固定的調(diào)焦環(huán)壓圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述鏡蓋開啟機(jī)構(gòu)包括設(shè)于主鏡筒前端基座內(nèi)的蝸輪轉(zhuǎn)軸和蝸桿轉(zhuǎn)軸，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸上設(shè)有的蝸輪與蝸桿轉(zhuǎn)軸上設(shè)有的蝸桿嚙合傳動，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸經(jīng)設(shè)于基座兩端的蝸桿軸承座與基座連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸的一端還連接有用以手動調(diào)節(jié)的手輪，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸經(jīng)設(shè)于基座另外兩端的蝸輪軸承座與基座連接，所述蝸輪轉(zhuǎn)軸的兩端經(jīng)連接臂與鏡蓋連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)軸旁側(cè)的基座內(nèi)還設(shè)有用以驅(qū)動蝸桿的電機(jī)組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，其特征在于所述主鏡筒采用熱膨脹系數(shù)為8. 31X10_6mm/°C的合金鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，包括主鏡筒，其特征在于所述主鏡筒內(nèi)沿光線入射方向分別設(shè)有正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、雙凹透鏡D與雙凸透鏡E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I和雙凹透鏡J。本發(fā)明利于軸外像差的校正，有效地消除了鏡頭的色差，尤其消除了二級光譜，提高了鏡頭的分辨率，還有利于系統(tǒng)像場彎曲的校正，提高了廣角鏡頭的邊緣像質(zhì)，使全視場的分辨率接近中心視場的分辨率。
文檔編號G02B7/00GK102162904SQ20111013031
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者林志剛, 林春生, 汪建平, 肖維軍, 黃霞霞 申請人:福建福光數(shù)碼科技有限公司