本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，特別涉及具有更好的空間環(huán)境適應(yīng)性的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著航天與空間探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，適用于航天、空間探測(cè)的光學(xué)成像鏡頭需求量必不可少，種類也越來(lái)越多。為了提高航天、空間相機(jī)成像范圍，超廣角鏡頭成為了必不可少的一部分。

航天、空間環(huán)境復(fù)雜，與地面環(huán)境想比，不僅存在較大的溫差，而且壓強(qiáng)也有很大的不同。溫度和壓強(qiáng)的變化都會(huì)導(dǎo)致光學(xué)鏡頭各個(gè)透鏡的厚度、間隔、光焦度、相對(duì)折射率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光學(xué)鏡頭像面位置變化(即離焦現(xiàn)象)，成像質(zhì)量下降。此外空間環(huán)境中具有大量的帶電粒子和其它輻射源，普通民用鏡頭在輻射源照射下會(huì)發(fā)生透過(guò)率下降、氧化發(fā)黑等現(xiàn)象，所以鏡頭需要一定的耐輻照強(qiáng)度。

航天、空間成像條件往往為高對(duì)比度，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)黑背景條件下，強(qiáng)光源(如太陽(yáng))在視場(chǎng)內(nèi)、視場(chǎng)邊緣或視場(chǎng)外照射成像，這要求鏡頭具有較強(qiáng)的抑制雜光能力。

因此，存在對(duì)于改進(jìn)的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，提供新穎的和改進(jìn)的具有更好的空間環(huán)境適應(yīng)性的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)各個(gè)透鏡的特定配置和相互配合可以實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)角大于180°的超廣角鏡頭。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)設(shè)置各個(gè)透鏡的尺寸和光學(xué)成像鏡頭的整體尺寸，可以實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)，并適配多種尺寸的探測(cè)器。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)透鏡設(shè)置為球面鏡，可以便于加工和裝配。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)球面鏡結(jié)構(gòu)形式進(jìn)一步配合高質(zhì)量鍍膜和消光結(jié)構(gòu)，可以具有較高的消雜光效果，當(dāng)應(yīng)用于空間暗背景強(qiáng)光條件下時(shí)保持較高的成像質(zhì)量。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)采用具有耐輻照能力的透鏡，可以滿足空間使用壽命的要求。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，適當(dāng)?shù)剡x取透鏡的光焦度和材料熱膨脹系數(shù)，可以兼顧高低溫、真空環(huán)境設(shè)計(jì)，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)，有利于減小畸變，并結(jié)合前端透鏡，進(jìn)一步有利于提高像面邊緣相對(duì)照度。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，通過(guò)提供位于透鏡之間的孔徑光闌，有利于控制成像能量，控制像差，并消除雜光

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，其光學(xué)鏡頭畸變?yōu)橥靶位?，控制較好，水平視場(chǎng)角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，其各個(gè)視場(chǎng)角條件下彌散斑均小于8微米，彌散斑分布較為集中。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光學(xué)成像鏡頭，沿光線入射方向依次包括同軸排列的第一透鏡、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、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的光焦度絕對(duì)值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對(duì)值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對(duì)值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對(duì)值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對(duì)值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；其中，該光學(xué)成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的形狀分別為：第一透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第二透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第三透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第四透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第五透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第六透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第七透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第八透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第九透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第十透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第十一透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第六透鏡和所述第七透鏡貼合在一起。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第九透鏡和所述第十透鏡貼合在一起。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的厚度分別為：第一透鏡：3.5mm＜厚度＜4.5mm；第二透鏡：1.5mm＜厚度＜2mm；第三透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第四透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第五透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第六透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第七透鏡：3.5mm＜厚度＜4mm；第八透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第九透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第十透鏡：4mm＜厚度＜4.5mm；和，第十一透鏡：2mm＜厚度＜2.5mm。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第十一透鏡的光線出射面的中心距離像面的距離為6mm。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述光學(xué)成像鏡頭的外形尺寸為

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡中的至少一個(gè)或多個(gè)為球面鏡。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡均為球面鏡。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡具有與所述球面鏡結(jié)構(gòu)形式配合的鍍膜和消光結(jié)構(gòu)。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第四透鏡均采用有對(duì)應(yīng)光學(xué)性質(zhì)的耐輻照玻璃作為材料，以選擇性地直接替換為耐輻照玻璃。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，包括以下的至少其中之一：所述第一透鏡采用石英材料；所述第二透鏡采用鑭氟材料；所述第三透鏡采用鑭氟材料；和，所述第四透鏡采用重火石材料。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，包括以下的至少其中之一：所述第五透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第六透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第七透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第八透鏡采用hlak53a材料；所述第九透鏡采用hzf7材料；所述第十透鏡采用hqk3材料；和，所述第十一透鏡采用hlak53a材料。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，包括以下的至少其中之一：所述第五透鏡、所述第六透鏡、所述第七透鏡和所述第八透鏡、所述第九透鏡、所述第十透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)。

在上述光學(xué)成像鏡頭中，進(jìn)一步包括孔徑光闌，設(shè)置于所述第七透鏡和所述第八透鏡之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種成像設(shè)備，包括光學(xué)成像鏡頭和用于將所述光學(xué)成像鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的成像元件，所述光學(xué)成像鏡頭沿光線入射方向依次包括同軸排列的第一透鏡、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、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的光焦度絕對(duì)值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對(duì)值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對(duì)值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對(duì)值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對(duì)值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；其中，該光學(xué)成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°。

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的形狀分別為：第一透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第二透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第三透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第四透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第五透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第六透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第七透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第八透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第九透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第十透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第十一透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面。

在上述成像設(shè)備中，所述第六透鏡和所述第七透鏡貼合在一起。

在上述成像設(shè)備中，所述第九透鏡和所述第十透鏡貼合在一起。

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡的厚度分別為：第一透鏡：3.5mm＜厚度＜4.5mm；第二透鏡：1.5mm＜厚度＜2mm；第三透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第四透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第五透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第六透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第七透鏡：3.5mm＜厚度＜4mm；第八透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第九透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第十透鏡：4mm＜厚度＜4.5mm；和，第十一透鏡：2mm＜厚度＜2.5mm。

在上述成像設(shè)備中，所述第十一透鏡的光線出射面的中心距離像面的距離為6mm。

在上述成像設(shè)備中，所述光學(xué)成像鏡頭的外形尺寸為

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡中的至少一個(gè)或多個(gè)為球面鏡。

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡均為球面鏡。

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡到所述第十一透鏡具有與所述球面鏡結(jié)構(gòu)形式配合的鍍膜和消光結(jié)構(gòu)。

在上述成像設(shè)備中，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第四透鏡均采用有對(duì)應(yīng)光學(xué)性質(zhì)的耐輻照玻璃作為材料，以選擇性地直接替換為耐輻照玻璃。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：所述第一透鏡采用石英材料；所述第二透鏡采用鑭氟材料；所述第三透鏡采用鑭氟材料；和，所述第四透鏡采用重火石材料。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：所述第五透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第六透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第七透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；所述第八透鏡采用hlak53a材料；所述第九透鏡采用hzf7材料；所述第十透鏡采用hqk3材料；和，所述第十一透鏡采用hlak53a材料。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：所述第五透鏡、所述第六透鏡、所述第七透鏡和所述第八透鏡、所述第九透鏡、所述第十透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)。

在上述成像設(shè)備中，進(jìn)一步包括孔徑光闌，設(shè)置于所述第七透鏡和所述第八透鏡之間。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，經(jīng)由采用各個(gè)透鏡的結(jié)構(gòu)形式和特定配置，可以以緊湊的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超廣角鏡頭，并具有高成像質(zhì)量，抗雜光能力強(qiáng)。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，經(jīng)由各個(gè)透鏡的合理的光焦度和材料熱膨脹系數(shù)選取，可以兼顧高低溫、真空環(huán)境設(shè)計(jì)，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性，并具有較強(qiáng)的耐輻照能力。

附圖說(shuō)明

圖1根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在常溫常壓條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖；

圖2b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在-50°低溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖；

圖2c是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在+50°高溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)；

圖2d是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在常溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖；

圖3a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的畸變曲線示意圖；

圖3b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的網(wǎng)格圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的彌散斑點(diǎn)列圖；

圖5a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的球差示意圖；

圖5b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的場(chǎng)曲示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的適應(yīng)耐輻照曲線圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備的示意性框圖。

具體實(shí)施方式

以下描述用于公開本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒(méi)有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

以下說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)和詞不限于字面的含義，而是僅由本發(fā)明人使用以使得能夠清楚和一致地理解本發(fā)明。因此，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯僅為了說(shuō)明的目的而不是為了如所附權(quán)利要求和它們的等效物所定義的限制本發(fā)明的目的而提供本發(fā)明的各種實(shí)施例的以下描述。

可以理解的是，術(shù)語(yǔ)“一”應(yīng)理解為“至少一”或“一個(gè)或多個(gè)”，即在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)元件的數(shù)量可以為一個(gè)，而在另外的實(shí)施例中，該元件的數(shù)量可以為多個(gè)，術(shù)語(yǔ)“一”不能理解為對(duì)數(shù)量的限制。

雖然比如“第一”、“第二”等的序數(shù)將用于描述各種組件，但是在這里不限制那些組件。該術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)組件與另一組件。例如，第一組件可以被稱為第二組件，且同樣地，第二組件也可以被稱為第一組件，而不脫離發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)。在此使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的列出的項(xiàng)目的任何和全部組合。

在這里使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述各種實(shí)施例的目的且不意在限制。如在此使用的，單數(shù)形式意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指示例外。另外將理解術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“具有”當(dāng)在該說(shuō)明書中使用時(shí)指定所述的特征、數(shù)目、步驟、操作、組件、元件或其組合的存在，而不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、數(shù)目、步驟、操作、組件、元件或其組的存在或者附加。

包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)的在這里使用的術(shù)語(yǔ)具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的術(shù)語(yǔ)相同的含義，只要不是不同地限定該術(shù)語(yǔ)。應(yīng)當(dāng)理解在通常使用的詞典中限定的術(shù)語(yǔ)具有與現(xiàn)有技術(shù)中的術(shù)語(yǔ)的含義一致的含義。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭是應(yīng)用于航天、空間環(huán)境的超廣角鏡頭，其沿光線入射方向依次包括同軸排列的第一透鏡、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、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡，如圖1中的標(biāo)號(hào)1到11所示。另外，圖1中的標(biāo)號(hào)12表示探測(cè)器保護(hù)窗，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，對(duì)于光學(xué)成像鏡頭來(lái)說(shuō)，也可以不包括該探測(cè)器保護(hù)窗。

并且，如圖1所示，第六透鏡和第七透鏡彼此膠合，并且第九透鏡和第十透鏡彼此膠合，從而實(shí)現(xiàn)反遠(yuǎn)距的結(jié)構(gòu)形式。但是，這僅是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的優(yōu)選示例，本發(fā)明實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限定。

為了滿足航天、空間環(huán)境下的應(yīng)用要求，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭限定各個(gè)第一透鏡的光焦度絕對(duì)值如下：

第一透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.025＜光焦度絕對(duì)值＜0.03；

第二透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.065＜光焦度絕對(duì)值＜0.075；

第三透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.095＜光焦度絕對(duì)值＜0.1；

第四透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.05＜光焦度絕對(duì)值＜0.06；

第五透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；

第六透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；

第七透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；

第八透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；

第九透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；

第十透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；

第十一透鏡的光焦度絕對(duì)值為：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；

其中，該光學(xué)成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°。

因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像透鏡中，通過(guò)設(shè)置上述第一透鏡到第十一透鏡的光焦度絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡的形狀如下：第一透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第二透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第三透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第四透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第五透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第六透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第七透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第八透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第九透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第十透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第十一透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面。

并且，優(yōu)選地，第六透鏡和第七透鏡貼合在一起，即第六透鏡的像側(cè)面貼在第七透鏡的物側(cè)面上。此外，優(yōu)選地，第九透鏡和第十透鏡貼合在一起，即第九透鏡的像側(cè)面貼在第十透鏡的物側(cè)面上。這樣，彼此貼合的透鏡可以矯正色差，減小公差敏感度，也可以殘留部分色差以平衡系統(tǒng)的色差。

這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，由于光焦度本身就和透鏡形狀具有一定關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)第一透鏡到第十一透鏡的光焦度以使得光學(xué)成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°，就可以獲得具有緊湊結(jié)構(gòu)的超廣角鏡頭。

另外，在調(diào)節(jié)光焦度的同時(shí)，透鏡的形狀以及透鏡的間距也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變，因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的鏡頭整體參數(shù)也可以通過(guò)光焦度設(shè)置配合透鏡形狀以及透鏡間距的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是透鏡形狀并不限定于上述及附圖中所示的形狀，而是可以有一定(優(yōu)選地較小)的變化，且配合調(diào)整透鏡間距同樣可以達(dá)到鏡頭整體參數(shù))。這樣，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭可以對(duì)正前方半球空間成像。并且，當(dāng)配合1英寸的探測(cè)器時(shí)(4:3畫幅)，水平視場(chǎng)角約為150°，且垂直視場(chǎng)角約為115°。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡滿足一定的尺寸要求，具體如下：

第一透鏡：3.5mm＜厚度＜4.5mm；

第二透鏡：1.5mm＜厚度＜2mm；

第三透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；

第四透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；

第五透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；

第六透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；

第七透鏡：3.5mm＜厚度＜4mm；

第八透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；

第九透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；

第十透鏡：4mm＜厚度＜4.5mm；

第十一透鏡：2mm＜厚度＜2.5mm。

并且，優(yōu)選地，上述第十一透鏡的光線出射面的中心距離像面的距離為6mm，這樣可適用于多種類型的空間探測(cè)器。

另外，優(yōu)選地，為了便于加工和裝配，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡中的至少一個(gè)或多個(gè)為球面鏡。當(dāng)然，更為優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡均為球面鏡。通過(guò)采用球面鏡，可以較好地控制透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)，便于透鏡的加工和裝配。并且，針對(duì)上述第一透鏡到第十一透鏡的球面鏡結(jié)構(gòu)形式，可以進(jìn)一步配合高質(zhì)量鍍膜和消光結(jié)構(gòu)。這樣，由于其具有較高的消雜光效果，當(dāng)應(yīng)用于空間暗背景強(qiáng)光條件下時(shí)可以保持較高的成像質(zhì)量。例如在200000lx光照條件下也不會(huì)產(chǎn)生彩虹、魚鱗、拖影狀雜光和衍射雜光。

這樣，具有上述透鏡尺寸的光學(xué)成像鏡頭的外形尺寸為視場(chǎng)角大于180°，像面為半徑為1英寸的圓形，結(jié)構(gòu)緊湊。

關(guān)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭中的第一透鏡到第十一透鏡的材料，均可以采用普通玻璃。但是，優(yōu)選的，上述第一透鏡作為光線入射方向上的第一片透鏡，采用石英作為材料，這樣，由于第一透鏡的厚度大于3.5mm，可以具有較強(qiáng)的耐輻照性能。例如，當(dāng)該第一透鏡的厚度為4mm時(shí)，等效鋁厚度為3.24mm。具體來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，可滿足空間5年以上使用壽命的要求(透過(guò)率下降小于5％，透鏡表面無(wú)氧化，rgb色彩下降均小于10％)。

但是，對(duì)于更高耐輻照環(huán)境要求，作為光線入射方向上的第二片、第三片和第四片透鏡，該光學(xué)成像鏡頭的第二、三、四透鏡均可選用有對(duì)應(yīng)光學(xué)性質(zhì)的耐輻照玻璃作為材料，這樣，可直接替換為耐輻照玻璃，進(jìn)一步提高鏡頭耐輻照能力，使鏡頭具有大于15年的空間使用壽命(透過(guò)率下降小于5％，透鏡表面無(wú)氧化，rgb色彩下降均小于10％)。例如，優(yōu)選地，上述第二透鏡和第三透鏡采用鑭氟材料，而上述第四透鏡采用重火石材料，從而等效鋁厚度為8.56mm。

另外，上述第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡優(yōu)選地均采用高折射率重火石玻璃。并且，上述第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡的材料分別為hlak53a、hzf7、hqk3和hlak53a。

這樣，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x取第一透鏡到第十一透鏡的光焦度和材料熱膨脹系數(shù)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭可以兼顧高低溫、真空環(huán)境設(shè)計(jì)，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。并且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭可以保證在復(fù)雜環(huán)境條件，例如常溫常壓、高低溫真空條件和常溫真空條件下保持像面穩(wěn)定，無(wú)需調(diào)焦。這樣，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭可以在地面常溫常壓下進(jìn)行裝配，并進(jìn)行像面調(diào)整，而在到達(dá)空間環(huán)境后，不需要再重新調(diào)整像面。

此外，通過(guò)第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡、第九透鏡、第十片透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)，有利于減小畸變，并且結(jié)合前端透鏡，進(jìn)一步有利于提高像面邊緣相對(duì)照度。優(yōu)選地，孔徑光闌位于第七透鏡和第八透鏡之間，用于控制成像能量，控制像差，并消除雜光。

這樣，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的畸變實(shí)現(xiàn)為桶形畸變，控制較好，水平視場(chǎng)角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

并且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在各個(gè)視場(chǎng)角條件下彌散斑均小于8微米，彌散斑分布較為集中。

圖2a到圖2d示出了不同條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖，其中橫坐標(biāo)為空間調(diào)制頻率，縱坐標(biāo)為光學(xué)調(diào)制函數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，圖2a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在常溫常壓條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖，圖2b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在-50°低溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖，圖2c是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在+50°高溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)，且圖2d是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在常溫真空條件下的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)圖。如圖2a到圖2d所示，可以看出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在常溫常壓、-50°真空條件下、+50°真空條件和常溫真空條件下均可以保持較高的成像質(zhì)量。

圖3a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的畸變曲線示意圖。圖3b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的網(wǎng)格圖。在圖3a中，橫坐標(biāo)為光學(xué)畸變百分比，縱坐標(biāo)為光學(xué)鏡頭視場(chǎng)角。從圖3a和圖3b可以看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的畸變?yōu)橥靶位?，控制較好，水平視場(chǎng)角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的彌散斑點(diǎn)列圖。從圖4可以看出，各個(gè)視場(chǎng)角條件下彌散斑均小于8微米，彌散斑分布較為集中。

圖5a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的球差示意圖，圖5b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的場(chǎng)曲示意圖。從圖5a和圖5b可以看出，各個(gè)視場(chǎng)角條件下球差、場(chǎng)曲矯正較好。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭的適應(yīng)耐輻照曲線圖。從圖6可以看出，首片石英玻璃耐輻照能力較強(qiáng)，其透過(guò)率隨輻射量增加幾乎不變。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種應(yīng)用于航天、空間環(huán)境的超廣角光學(xué)成像鏡頭，其具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性和通用性。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭具有大視場(chǎng)，高低溫、真空穩(wěn)定性強(qiáng)，耐輻照，抗雜光能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于民用、航天和空間探測(cè)使用。并且，考慮到航天、空間鏡頭總體用量相對(duì)較小，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭在設(shè)計(jì)中均采用球面透鏡，便于小批量加工。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供了一種成像設(shè)備，包括光學(xué)成像鏡頭和用于將該光學(xué)成像鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的成像元件，該光學(xué)成像鏡頭沿光線入射方向依次包括同軸排列的第一透鏡、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、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡，該第一透鏡到該第十一透鏡的光焦度絕對(duì)值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對(duì)值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對(duì)值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對(duì)值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對(duì)值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對(duì)值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對(duì)值＜0.05；其中，該光學(xué)成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對(duì)角線視場(chǎng)角大于180°。

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡到第十一透鏡的形狀分別為：第一透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第二透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第三透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第四透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第五透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第六透鏡是雙凹透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凹面；第七透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第八透鏡是凸向像側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凹面、且像側(cè)面是凸面；第九透鏡是凸向物側(cè)的彎月形透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凹面；第十透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面；第十一透鏡是雙凸透鏡，其物側(cè)面是凸面、且像側(cè)面是凸面。

在上述成像設(shè)備中，該第六透鏡和第七透鏡貼合在一起。

在上述成像設(shè)備中，該第九透鏡和第十透鏡貼合在一起。

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡到該第十一透鏡的厚度分別為：第一透鏡：3.5mm＜厚度＜4.5mm；第二透鏡：1.5mm＜厚度＜2mm；第三透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第四透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第五透鏡：3.0mm＜厚度＜3.5mm；第六透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第七透鏡：3.5mm＜厚度＜4mm；第八透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第九透鏡：1.0mm＜厚度＜1.5mm；第十透鏡：4mm＜厚度＜4.5mm；和，第十一透鏡：2mm＜厚度＜2.5mm。

在上述成像設(shè)備中，該第十一透鏡的光線出射面的中心距離像面的距離為6mm。

在上述成像設(shè)備中，該光學(xué)成像鏡頭的外形尺寸為

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡到該第十一透鏡中的至少一個(gè)或多個(gè)為球面鏡。

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡到該第十一透鏡均為球面鏡。

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡到該第十一透鏡具有與該球面鏡結(jié)構(gòu)形式配合的鍍膜和消光結(jié)構(gòu)。

在上述成像設(shè)備中，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡和該第四透鏡均采用有對(duì)應(yīng)光學(xué)性質(zhì)的耐輻照玻璃作為材料，以選擇性地直接替換為耐輻照玻璃。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：該第一透鏡采用石英材料；該第二透鏡采用鑭氟材料；該第三透鏡采用鑭氟材料；和，該第四透鏡采用重火石材料。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：該第五透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；該第六透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；該第七透鏡采用高折射率重火石玻璃材料；該第八透鏡采用hlak53a材料；該第九透鏡采用hzf7材料；該第十透鏡采用hqk3材料；和，該第十一透鏡采用hlak53a材料。

在上述成像設(shè)備中，包括以下的至少其中之一：該第五透鏡、該第六透鏡和該第七透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)；和，該第八透鏡、該第九透鏡和該第十透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)。

在上述成像設(shè)備中，進(jìn)一步包括孔徑光闌，設(shè)置于該第七透鏡和該第八透鏡之間。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備的示意性框圖。如圖7所示，成像設(shè)備100包括光學(xué)成像鏡頭110和用于將光學(xué)成像鏡頭110形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的成像元件120。光學(xué)成像鏡頭110沿光線入射方向依次包括同軸排列的第一透鏡、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、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡。這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備中的光學(xué)成像鏡頭中各個(gè)透鏡的配置與之前關(guān)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭中各個(gè)透鏡的配置相同，為了避免冗余便不再贅述。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以經(jīng)由采用各個(gè)透鏡的特定配置和相互配合實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)角大于180°的超廣角鏡頭。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以經(jīng)由設(shè)置各個(gè)透鏡的尺寸和光學(xué)成像鏡頭的整體尺寸，而實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)，并適配多種尺寸的探測(cè)器。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)透鏡設(shè)置為球面鏡，而便于加工和裝配。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)球面鏡結(jié)構(gòu)形式進(jìn)一步配合高質(zhì)量鍍膜和消光結(jié)構(gòu)，而具有較高的消雜光效果，當(dāng)并應(yīng)用于空間暗背景強(qiáng)光條件下時(shí)保持較高的成像質(zhì)量。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)采用具有耐輻照能力的透鏡，而滿足空間使用壽命的要求。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x取透鏡的光焦度和材料熱膨脹系數(shù)，而兼顧高低溫、真空環(huán)境設(shè)計(jì)，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)，而有利于減小畸變，并結(jié)合前端透鏡，進(jìn)一步有利于提高像面邊緣相對(duì)照度。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過(guò)提供位于透鏡之間的孔徑光闌，而有利于控制成像能量，控制像差，并消除雜光

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以將其光學(xué)鏡頭畸變實(shí)現(xiàn)為桶形畸變，控制較好，水平視場(chǎng)角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)成像鏡頭和成像設(shè)備，可以將其各個(gè)視場(chǎng)角條件下彌散斑實(shí)現(xiàn)為均小于8微米，彌散斑分布較為集中。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述描述及附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例只作為舉例而并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的目的已經(jīng)完整并有效地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的功能及結(jié)構(gòu)原理已在實(shí)施例中展示和說(shuō)明，在沒(méi)有背離該原理下，本發(fā)明的實(shí)施方式可以有任何變形或修改。