一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，自物體側(cè)到成像面依次包括：被放置在物體側(cè)的第一透鏡組(1)；被放置為比第一透鏡組(1)更靠近像面的第二透鏡組(2)；以及被布置為比第一透鏡組(1)和第二透鏡組(2)都靠近像面的分光棱鏡(3)。本發(fā)明提供了一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，解決了衛(wèi)星光學載荷光學系統(tǒng)(寬譜、寬視場)場曲、色差等像差校正難度較大、加工成本高等問題。
【專利說明】一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種寬譜、寬視場的光學系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)衛(wèi)星任務(wù)的需求，寬幅（寬視場）、寬譜段、高分辨率的光學系統(tǒng)已成為主要 趨勢。隨著視場角的增大，放大率不再是常數(shù)，畸變值也隨之增大，雖然不影響成像的清晰 度，卻使像對物產(chǎn)生失真，降低了成像的幾何質(zhì)量；寬工作譜段可獲得目標更多的特征信 息，但因不同頻率的光在同一介質(zhì)的折射率不同，給光學系統(tǒng)帶來嚴重的色差；高分辨率可 探測目標更為微小的細節(jié)，為目標的辨識、任務(wù)的策劃等提供了極大的優(yōu)勢和保障，在工作 譜段一定的情況下，提高分辨率需要增大光學系統(tǒng)的相對口徑，從而導致了光學系統(tǒng)各像 差較嚴重、校正難的現(xiàn)象。
[0003] 以上三個指標對光學系統(tǒng)提出了多個、嚴苛的限制條件，使得光學系統(tǒng)成本高、難 度大、設(shè)計復雜。因此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計簡單的寬譜、寬視場的成像透鏡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，解 決了衛(wèi)星光學載荷光學系統(tǒng)（寬譜、寬視場）場曲、色差等像差校正難度較大、加工成本高 等問題。
[0005] 為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，包括：放置在物體側(cè)的第一透鏡組，放置在比第一透 鏡組更靠近像面的第二透鏡組，以及放置在比第二透鏡組更靠近像面的分光棱鏡。
[0007] 所述第一透鏡組包括總體具有負放大倍率的多個透鏡組成，所述第二透鏡組包括 總體具有正放大倍率的多個透鏡組成。
[0008] 所述第一透鏡組由物體側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、雙膠合透鏡、第二透鏡，所 述第一透鏡是具有負放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?；所述雙 膠合透鏡是具有正放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凹面，在像面?zhèn)染哂型姑?；第二透鏡 是具有負放大率凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济妗?br> [0009] 所述雙膠合透鏡中的兩片透鏡的折射率采用高低錯落設(shè)計。
[0010] 所述雙膠合透鏡與所述第一透鏡和第二透鏡的阿貝數(shù)采用高低錯落設(shè)計。
[0011] 所述第二透鏡組從物體側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ谌哥R、第四透鏡、第五透鏡、第六 透鏡及第七透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡、第六透鏡是具有正放大率的雙凸透鏡，所述第 五透鏡是具有負放大率的雙凹透鏡，所述第七透鏡是具有正放大率的凹凸透鏡，其在物體 側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?，所述第四透鏡和第五透鏡透鏡間及第五透鏡和第六透鏡 間采用小間隙分離形式，用來改善高級像差，間隙小于1mm ;所述第四透鏡、第五透鏡及第 六透鏡采用柯克三片式結(jié)構(gòu)，有效改善寬視場帶來的場曲像差。
[0012] 所述第三透鏡的物體側(cè)前鏡框處設(shè)置有光闌，用來減小或消除光學系統(tǒng)中的漸 暈。
[0013] 所述第一透鏡組和第二透鏡組中所有的透鏡均采用球面透鏡。
[0014] 所述第一透鏡組中的透鏡鏡片采用彎月厚透鏡，用來改善寬視場帶來的場曲像 差。
[0015] 所述分光棱鏡利用半透半反或比例可調(diào)的透反膜將光路一分為二。
[0016] 本發(fā)明技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)寬譜、寬視場的成像效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0018] 圖1是本發(fā)明所提供的光學系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明所提供的光學系統(tǒng)的成像光路示意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明所提供的光學系統(tǒng)的像差曲線（場曲）示意圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明所提供的光學系統(tǒng)的像差曲線（畸變）示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)包括：被放置在物體側(cè)的第一透鏡組 1 ;被放置在比第一透鏡組1更靠近像面的第二透鏡組2 ;以及被放置在第一透鏡組1和第 二透鏡組2都靠近像面的分光棱鏡3。
[0024] 第一透鏡組1包括總體具有負放大倍率的多個透鏡。其中，第一透鏡4是具有負 放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?；透鏡5、透鏡6膠粘為雙膠合 透鏡，是具有正放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凹面，在像面?zhèn)染哂型姑?；第三透鏡7 是具有負放大率凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?。以上三部分，包括?一透鏡4、雙膠合透鏡5、6、第二透鏡7均采用彎月厚透鏡，用來消除寬視場帶來的場曲等 像差。雙膠合透鏡5、6中的兩片透鏡的折射率采用高低錯落設(shè)計，例如透鏡5折射率大于 1. 9,透鏡6折射率小于1. 7 ;雙膠合透鏡5、6較第一透鏡4和第二透鏡7阿貝數(shù)采用高低錯 落設(shè)計，例如雙膠合透鏡5、6阿貝數(shù)小于40,第一透鏡4和第二透鏡7阿貝數(shù)大于60。第 一透鏡組1中的所有透鏡均采用球面透鏡。
[0025] 第二透鏡組2包括總體具有正放大倍率的多個透鏡。其中，第三透鏡9、第四透鏡 10、第六透鏡12是具有正放大率的雙凸透鏡。第五透鏡11是具有負放大率的雙凹透鏡。 第七透鏡13是具有正放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?。光闌 8設(shè)置在第三透鏡9的前鏡框處，用來減小或消除系統(tǒng)中的漸暈。第四透鏡10和第五透鏡 11間及第五透鏡11和第六透鏡12間采用小間隙分離形式代替膠合形式，用來改善高級像 差，間隙小于1mm。第四透鏡10、第五透鏡11及第六透鏡12采用柯克三片式結(jié)構(gòu)，有效改 善了寬視場帶來的場曲像差。第二透鏡組2中的所有透鏡均采用球面透鏡。
[0026] 分光棱鏡3利用半透半反或比例可調(diào)的透反膜將光路一分為二，可采用不同手段 對目標進行捕獲、處理。
[0027] 表1中給出寬譜、寬視場光學系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)
[0028] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，包括：放置在物體側(cè)的第一透鏡組（1)，放 置在比第一透鏡組（1)更靠近像面的第二透鏡組（2)，以及放置在比第二透鏡組（2)更靠近 像面的分光棱鏡（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡組（1)包 括總體具有負放大倍率的多個透鏡組成，所述第二透鏡組（2)包括總體具有正放大倍率的 多個透鏡組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡組（1)由 物體側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R（4)、雙膠合透鏡（5、6)、第二透鏡（7)，所述第一透鏡 (4)是具有負放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济妫凰鲭p膠合透 鏡（5、6)是具有正放大率的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凹面，在像面?zhèn)染哂型姑?；第二透鏡 (7)是具有負放大率凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济妗?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述雙膠合透鏡（5、6) 中的兩片透鏡的折射率采用高低錯落設(shè)計。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述雙膠合透鏡（5、6) 與所述第一透鏡（4)和第二透鏡（7)的阿貝數(shù)采用高低錯落設(shè)計。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡組（2)從 物體側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ谌哥R（9)、第四透鏡（10)、第五透鏡（11)、第六透鏡（12)及 第七透鏡（13)，所述第三透鏡（9)、第四透鏡（10)、第六透鏡（12)是具有正放大率的雙凸 透鏡，所述第五透鏡（11)是具有負放大率的雙凹透鏡，所述第七透鏡（13)是具有正放大率 的凹凸透鏡，其在物體側(cè)具有凸面，在像面?zhèn)染哂邪济?，所述第四透鏡（10)和第五透鏡透 鏡（11)間及第五透鏡（11)和第六透鏡（12)間采用小間隙分離形式，用來改善高級像差， 間隙小于1mm;所述第四透鏡（10)、第五透鏡（11)及第六透鏡（12)采用柯克三片式結(jié)構(gòu)， 有效改善寬視場帶來的場曲像差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡（9)的物 體側(cè)前鏡框處設(shè)置有光闌（8)，用來減小或消除光學系統(tǒng)中的漸暈。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡組（1)和 第二透鏡組（2)中所有的透鏡均采用球面透鏡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡組（1)中 的透鏡鏡片采用彎月厚透鏡，用來改善寬視場帶來的場曲像差。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬譜、寬視場光學系統(tǒng)，其特征在于，所述分光棱鏡（3)利用 半透半反或比例可調(diào)的透反膜將光路一分為二。
【文檔編號】G02B27/00GK104297924SQ201410464981
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】何軍, 程衛(wèi)強, 汪少林, 田華, 崔偉, 楊勇, 馬文佳 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所