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

背景技術(shù)：

隨著航天與空間探測技術(shù)的發(fā)展，適用于航天、空間探測的光學成像鏡頭需求量必不可少，種類也越來越多。為了提高航天、空間相機成像范圍，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，而且壓強也有很大的不同。溫度和壓強的變化都會導(dǎo)致光學鏡頭各個透鏡的厚度、間隔、光焦度、相對折射率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光學鏡頭像面位置變化(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發(fā)生透過率下降、氧化發(fā)黑等現(xiàn)象，所以鏡頭需要一定的耐輻照強度。

航天、空間成像條件往往為高對比度，經(jīng)常會出現(xiàn)黑背景條件下，強光源(如太陽)在視場內(nèi)、視場邊緣或視場外照射成像，這要求鏡頭具有較強的抑制雜光能力。

因此，存在對于改進的光學成像鏡頭和成像設(shè)備的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

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

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

本發(fā)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，通過球面鏡結(jié)構(gòu)形式進一步配合高質(zhì)量鍍膜和消光結(jié)構(gòu)，可以具有較高的消雜光效果，當應(yīng)用于空間暗背景強光條件下時保持較高的成像質(zhì)量。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，通過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)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，適當?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，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，通過透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)，有利于減小畸變，并結(jié)合前端透鏡，進一步有利于提高像面邊緣相對照度。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，通過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)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，其光學鏡頭畸變?yōu)橥靶位儯刂戚^好，水平視場角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種光學成像鏡頭和成像設(shè)備，其各個視場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值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；其中，該光學成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對角線視場角大于180°。

在上述光學成像鏡頭中，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。

在上述光學成像鏡頭中，所述光學成像鏡頭的外形尺寸為

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

在上述光學成像鏡頭中，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應(yīng)光學性質(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)。

在上述光學成像鏡頭中，進一步包括孔徑光闌，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，包括光學成像鏡頭和用于將所述光學成像鏡頭形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件，所述光學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值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；其中，該光學成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對角線視場角大于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或多個為球面鏡。

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應(yīng)光學性質(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。

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

通過根據(jù)本發(fā)明的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，經(jīng)由各個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，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性，并具有較強的耐輻照能力。

附圖說明

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

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

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

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

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

圖3a是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的畸變曲線示意圖；

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

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的彌散斑點列圖；

圖5a是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的球差示意圖；

圖5b是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的場曲示意圖；

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

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的成像設(shè)備的示意性框圖。

具體實施方式

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)用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

以下說明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語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，對本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯僅為了說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)明的各種實施例的以下描述。

可以理解的是，術(shù)語“一”應(yīng)理解為“至少一”或“一個或多個”，即在一個實施例中，一個元件的數(shù)量可以為一個，而在另外的實施例中，該元件的數(shù)量可以為多個，術(shù)語“一”不能理解為對數(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)語僅用于區(qū)分一個組件與另一組件。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“和/或”包括一個或多個關(guān)聯(lián)的列出的項目的任何和全部組合。

在這里使用的術(shù)語僅用于描述各種實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“包括”和/或“具有”當在該說明書中使用時指定所述的特征、數(shù)目、步驟、操作、組件、元件或其組合的存在，而不排除一個或多個其它特征、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)和科學術(shù)語的在這里使用的術(shù)語具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的術(shù)語相同的含義，只要不是不同地限定該術(shù)語。應(yīng)當理解在通常使用的詞典中限定的術(shù)語具有與現(xiàn)有技術(shù)中的術(shù)語的含義一致的含義。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭是應(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中的標號1到11所示。另外，圖1中的標號12表示探測器保護窗，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，對于光學成像鏡頭來說，也可以不包括該探測器保護窗。

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，從而實現(xiàn)反遠距的結(jié)構(gòu)形式。但是，這僅是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的優(yōu)選示例，本發(fā)明實施例并不對此進行限定。

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

第一透鏡的光焦度絕對值為：0.025＜光焦度絕對值＜0.03；

第二透鏡的光焦度絕對值為：0.065＜光焦度絕對值＜0.075；

第三透鏡的光焦度絕對值為：0.095＜光焦度絕對值＜0.1；

第四透鏡的光焦度絕對值為：0.05＜光焦度絕對值＜0.06；

第五透鏡的光焦度絕對值為：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；

第六透鏡的光焦度絕對值為：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；

第七透鏡的光焦度絕對值為：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；

第八透鏡的光焦度絕對值為：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；

第九透鏡的光焦度絕對值為：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；

第十透鏡的光焦度絕對值為：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；

第十一透鏡的光焦度絕對值為：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；

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

因此，在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像透鏡中，通過設(shè)置上述第一透鏡到第十一透鏡的光焦度絕對值，實現(xiàn)焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對角線視場角大于180°。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學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，通過調(diào)節(jié)第一透鏡到第十一透鏡的光焦度以使得光學成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對角線視場角大于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，透鏡的形狀以及透鏡的間距也會相應(yīng)地發(fā)生改變，因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的鏡頭整體參數(shù)也可以通過光焦度設(shè)置配合透鏡形狀以及透鏡間距的設(shè)置來實現(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到鏡頭整體參數(shù))。這樣，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭可以對正前方半球空間成像。并且，當配合1英寸的探測器時(4:3畫幅)，水平視場角約為150°，且垂直視場角約為115°。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學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器。

另外，優(yōu)選地，為了便于加工和裝配，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡中的至少一個或多個為球面鏡。當然，更為優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的第一透鏡到第十一透鏡均為球面鏡。通過采用球面鏡，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，當應(yīng)用于空間暗背景強光條件下時可以保持較高的成像質(zhì)量。例如在200000lx光照條件下也不會產(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成像鏡頭的外形尺寸為視場角大于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)明實施例的光學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，可以具有較強的耐輻照性能。例如，當該第一透鏡的厚度為4mm時，等效鋁厚度為3.24mm。具體來說，經(jīng)過測試，可滿足空間5年以上使用壽命的要求(透過率下降小于5％，透鏡表面無氧化，rgb色彩下降均小于10％)。

但是，對于更高耐輻照環(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，該光學成像鏡頭的第二、三、四透鏡均可選用有對應(yīng)光學性質(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(透過率下降小于5％，透鏡表面無氧化，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，通過適當?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)明實施例的光學成像鏡頭可以兼顧高低溫、真空環(huán)境設(shè)計，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。并且，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學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，無需調(diào)焦。這樣，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭可以在地面常溫常壓下進行裝配，并進行像面調(diào)整，而在到達空間環(huán)境后，不需要再重新調(diào)整像面。

此外，通過第五透鏡、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，進一步有利于提高像面邊緣相對照度。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)明實施例的光學成像鏡頭的畸變實現(xiàn)為桶形畸變，控制較好，水平視場角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

并且，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在各個視場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調(diào)制傳遞函數(shù)圖，其中橫坐標為空間調(diào)制頻率，縱坐標為光學調(diào)制函數(shù)。具體來說，圖2a是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在常溫常壓條件下的光學調(diào)制傳遞函數(shù)圖，圖2b是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在-50°低溫真空條件下的光學調(diào)制傳遞函數(shù)圖，圖2c是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在+50°高溫真空條件下的光學調(diào)制傳遞函數(shù)，且圖2d是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在常溫真空條件下的光學調(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)明實施例的光學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)明實施例的光學成像鏡頭的畸變曲線示意圖。圖3b是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的網(wǎng)格圖。在圖3a中，橫坐標為光學畸變百分比，縱坐標為光學鏡頭視場角。從圖3a和圖3b可以看出，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的畸變?yōu)橥靶位儯刂戚^好，水平視場角(1英寸4:3畫幅)畸變最大值為68％。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的彌散斑點列圖。從圖4可以看出，各個視場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)明實施例的光學成像鏡頭的球差示意圖，圖5b是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的場曲示意圖。從圖5a和圖5b可以看出，各個視場角條件下球差、場曲矯正較好。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭的適應(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，其透過率隨輻射量增加幾乎不變。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種應(yīng)用于航天、空間環(huán)境的超廣角光學成像鏡頭，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)明實施例的光學成像鏡頭具有大視場，高低溫、真空穩(wěn)定性強，耐輻照，抗雜光能力強等特點，適用于民用、航天和空間探測使用。并且，考慮到航天、空間鏡頭總體用量相對較小，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭在設(shè)計中均采用球面透鏡，便于小批量加工。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供了一種成像設(shè)備，包括光學成像鏡頭和用于將該光學成像鏡頭形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件，該光學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值分別為：第一透鏡：0.025＜光焦度絕對值＜0.03；第二透鏡：0.065＜光焦度絕對值＜0.075；第三透鏡：0.095＜光焦度絕對值＜0.1；第四透鏡：0.05＜光焦度絕對值＜0.06；第五透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第六透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第七透鏡：0.08＜光焦度絕對值＜0.09；第八透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第九透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；第十透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；和，第十一透鏡：0.04＜光焦度絕對值＜0.05；其中，該光學成像鏡頭的焦距是4.6mm，f數(shù)是4.6，且對角線視場角大于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或多個為球面鏡。

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應(yīng)光學性質(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包括光學成像鏡頭110和用于將光學成像鏡頭110形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件120。光學成像鏡頭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)明實施例的成像設(shè)備中的光學成像鏡頭中各個透鏡的配置與之前關(guān)于根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭中各個透鏡的配置相同，為了避免冗余便不再贅述。

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

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

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

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過球面鏡結(jié)構(gòu)形式進一步配合高質(zhì)量鍍膜和消光結(jié)構(gòu)，而具有較高的消雜光效果，當并應(yīng)用于空間暗背景強光條件下時保持較高的成像質(zhì)量。

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

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過適當?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，具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過透鏡組成類高斯結(jié)構(gòu)，而有利于減小畸變，并結(jié)合前端透鏡，進一步有利于提高像面邊緣相對照度。

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，可以通過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

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

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的光學成像鏡頭和成像設(shè)備，可以將其各個視場角條件下彌散斑實現(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)完整并有效地實現(xiàn)。本發(fā)明的功能及結(jié)構(gòu)原理已在實施例中展示和說明，在沒有背離該原理下，本發(fā)明的實施方式可以有任何變形或修改。