專利名稱：一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)角儀的投影光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、系統(tǒng)，具體是指一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)角儀的投影光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
投影光學(xué)的設(shè)計(jì)是以雙高斯(double Gauss)系統(tǒng)為基礎(chǔ)。系統(tǒng)的孔徑應(yīng)該與離開(kāi)聚光鏡后的最大輸出分布相匹配。而大視場(chǎng)物鏡投影系統(tǒng)往往存在嚴(yán)重的場(chǎng)曲和色差。如美國(guó)專利5157553A(雙目視覺(jué)系統(tǒng)投影儀)和5386312A(雙正光焦度的投影透鏡系統(tǒng))都是典型的投影系統(tǒng)，采用5片式的透鏡正-負(fù)-正結(jié)構(gòu)。前者采用高折射率低色散的重鑭火石和重火石玻璃來(lái)消除色差，但依然存在嚴(yán)重的場(chǎng)曲和不同程度的色差，同時(shí)重鑭火石成本很高；后者采用火石玻璃和冕玻璃組合來(lái)消除像差，但仍然存在場(chǎng)曲。
在大視場(chǎng)投影系統(tǒng)中，如何校正場(chǎng)曲和消除其它像差在投影系統(tǒng)顯得尤為重要。投影光學(xué)系統(tǒng)要在較大視場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行成像首先應(yīng)考慮光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲和色差對(duì)成像質(zhì)量的影響。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述已有投影系統(tǒng)存在的一些問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種可消除色差和校正場(chǎng)曲的投影光學(xué)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)內(nèi)角度的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
本發(fā)明的±9°視場(chǎng)投影光學(xué)系統(tǒng)如圖1所示，光學(xué)系統(tǒng)從物方至像面按順序由第一凸折射透鏡1、第二凸折射透鏡2、第一凹折射透鏡3、第三凸折射透鏡4、第二凹折射透鏡5組成。
來(lái)自物方的光束經(jīng)第一凸折射透鏡1、第二凸折射透鏡2、第一凹折射透鏡3、第三凸折射透鏡4、第二凹折射透鏡5射向像面。通過(guò)5塊折射透鏡來(lái)消除球差、彗差、像散，同時(shí)校正場(chǎng)曲、色差、畸變。第一凸折射透鏡1、第二凸折射透鏡2、第三凸折射透鏡4、第二凹折射透鏡5材料為BK7；第一凹折射透鏡3材料為SF2。該光學(xué)系統(tǒng)全部采用球面透鏡，透鏡材料的均勻性、氣泡度均為一級(jí)。
本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝校通過(guò)常規(guī)技術(shù)就可解決，光學(xué)系統(tǒng)采用兩種光學(xué)材料構(gòu)成，從而有利于光學(xué)系統(tǒng)消除像差、和保證溫度的穩(wěn)定性。


圖1為光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中d1為第一凸折射透鏡1的中心厚度；d2為第一凸折射透鏡1后表面與第二凸折射透鏡2前表面的間隔距離；d3為第二凸折射透鏡2的中心厚度；d4為第二凸折射透鏡2后表面和第一凹折射透鏡3前表面的間隔距離；d5為第一凹折射透鏡3的中心厚度；d6為第一凹折射透鏡3后表面與光闌6的間隔距離；d7為光闌6與第三凸折射透鏡4的間隔距離；d8為第三凸折射透鏡4的中心厚度；
d9為第三凸折射透鏡4后表面和第二凹折射透鏡5前表面的間隔距離；d10為第二凹折射透鏡5的中心厚度；d11為第二凹折射透鏡5后表面與像面的間隔距離。
R11為第一凸折射透鏡1前表面曲率半徑；R12為第一凸折射透鏡1后表面曲率半徑；R21為第二凸折射透鏡2前表面曲率半徑；R22為第二凸折射透鏡2后表面曲率半徑；R31為第一凹折射透鏡3前表面曲率半徑；R32為第一凹折射透鏡3后表面曲率半徑；R41為第三凸折射透鏡4前表面曲率半徑；R42為第三凸折射透鏡4后表面曲率半徑；R51為第二凹折射透鏡5前表面曲率半徑；R52為第二凹折射透鏡5后表面曲率半徑。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一動(dòng)態(tài)測(cè)角投影光學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如下系統(tǒng)通光口徑φ140mm；相對(duì)孔徑14.3367；焦距607.143mm；視場(chǎng)±9°；工作波長(zhǎng)0.622μm～0.642μm；光學(xué)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。該系統(tǒng)像質(zhì)接近衍射極限，彌散斑的半徑小于4μm，各個(gè)視場(chǎng)彌散斑大小均衡；在30線對(duì)/毫米MTF大于60％。
表1

權(quán)利要求
1.一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)角儀的投影光學(xué)系統(tǒng)，包括凸折射透鏡和凹折射透鏡，其特征在于光學(xué)系統(tǒng)從物方至像方按順序由第一凸折射透鏡(1)、第二凸折射透鏡(2)、第一凹折射透鏡(3)、第三凸折射透鏡(4)、第二凹折射透鏡(5)組成；來(lái)自物方的光束經(jīng)第一凸折射透鏡(1)、第二凸折射透鏡(2)、第一凹折射透鏡(3)、第三凸折射透鏡(4)、第二凹折射透鏡(5)射向像方；光學(xué)系統(tǒng)的透鏡全部采用球面透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)角儀的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第一凸折射透鏡(1)、第二凸折射透鏡(2)、第三凸折射透鏡(4)、第二凹折射透鏡(5)材料為BK7；第一凹折射透鏡(3)材料為SF2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)角儀的投影光學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用5片透鏡，正－負(fù)－正結(jié)構(gòu)。透鏡由冕玻璃、重火石玻璃制成。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于我國(guó)FY－4高精度動(dòng)態(tài)測(cè)角儀系統(tǒng)中，在±9°視場(chǎng)、0.622μm～0.642μm波段得到了很好的消除球差和彗差、同時(shí)校正了場(chǎng)曲和畸變。本光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝校通過(guò)常規(guī)技術(shù)就可解決。
文檔編號(hào)G02B27/18GK1949017SQ20061011805
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者程仕東, 劉宏偉, 裴云天, 王淦泉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所