[发明专利]一种超低畸变大视场像方远心光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及一种超低畸变大视场像方远心光学系统，尤其涉及一种适合空间环境的用于航天空间交会对接等高精度定位系统中的光学系统。

背景技术

航天空间交会对接等高精度定位系统中需要有一种超低畸变大视场像方远心光学系统，其使用要求很高，设计的技术难度很大，国内尚无此类光学系统的出现。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可满足定位系统高精度以及不同视场照度均匀性的要求、各视场弥散较均匀并且能够使得镜头无渐晕的超低畸变大视场像方远心光学系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种超低畸变大视场像方远心光学系统，其特殊之处在于：所述超低畸变大视场像方远心光学系统包括第一负透镜、第一正透镜、第二负透镜、光阑、第三负透镜、第二正透镜以及第三正透镜；所述第一负透镜、第一正透镜、第二负透镜、光阑、第三负透镜、第二正透镜以及第三正透镜依次设置于同一光路上。

上述超低畸变大视场像方远心光学系统还包括带通滤光片，所述带通滤光片置于第一负透镜之前，并和第一负透镜、第一正透镜、第二负透镜、光阑、第三负透镜、第二正透镜以及第三正透镜处于同一光路上。

上述超低畸变大视场像方远心光学系统还包括保护玻璃，所述保护玻璃置于带通滤光片之前，并和带通滤光片处于同一光路上。

上述超低畸变大视场像方远心光学系统还包括带通滤光片，所述带通滤光片置于第三正透镜之后，并和第一负透镜、第一正透镜、第二负透镜、光阑、第三负透镜、第二正透镜以及第三正透镜处于同一光路上。

上述超低畸变大视场像方远心光学系统还包括保护玻璃，所述保护玻璃置于第一负透镜之前，并和第一负透镜处于同一光路上。

上述第一负透镜、第一正透镜、第二负透镜、第三负透镜、第二正透镜以及第三正透镜是采用普通光学玻璃或耐辐照光学玻璃。

上述带通滤光片选用颜色滤光玻璃。

上述保护玻璃和第一负透镜采用JGS1光学石英玻璃。

上述第一正透镜、第二正透镜以及第三正透镜是镧冕光学玻璃。

上述第二负透镜以及第三负透镜是重火石光学玻璃。

本发明的优点是：

1、满足定位系统高精度以及不同视场照度均匀性的要求。本发明采用多组元反远距的结构形式设计像方远心光路，通过特殊布局，使之满足在2m～∞清晰成像，对使用谱段范围可通过带通滤光片实现。为了能使不同物距的物在像面所成的像的中心位置基本不变，设计成像方远心光路才能满足定位系统高精度以及不同视场照度均匀性的要求。

2、各视场弥散较均匀。本发明选用高折射率材料来减少轴外像差，使整个视场角范围内像面较平整，做到各视场弥散较均匀。而且使入射角很大的面弯向光阑，以使主光线的偏角尽量小，以减少轴外像差。为了改变球差和彗差，用整体弯曲的方法改变光阑位置附近的透镜。而对像散、畸变和倍率色差的校正通过改变远离光阑位置的透镜或透镜组减小。

3、镜头无渐晕且环境适应性强。本发明采用波长范围900nm-1000nm，因而带通滤光片玻璃选用HB850红外滤光玻璃，考虑到航天环境中粒子辐射等对光学系统的影响，保护玻璃和透镜材料采用JGS1光学石英玻璃，其余正透镜采用镧冕光学玻璃，所有负透镜采用重火石光学玻璃，按上述结构和数据进行制作要求其光学系统的焦距26mm，视场角大于30.4°，后工作距离大于8.5mm，在2m～150m物距范围内，0.8视场内最大绝对畸变小于等于0.589μm，出瞳距29614.8mm且镜头无渐晕。

附图说明

图1为本发明所提供的较佳的光学系统结构示意图；

图2为本发明所提供的光学系统的场曲和相对畸变曲线；

图3为本发明所提供的光学系统的MTF曲线；

图4为本发明所提供的光学系统的弥散斑。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种超低畸变大视场像方远心光学系统，该光学系统包括第一负透镜1、第一正透镜2、第二负透镜3、光阑7、第三负透镜4、第二正透镜5以及第三正透镜6；第一负透镜1、第一正透镜2、第二负透镜3、光阑7、第三负透镜4、第二正透镜5以及第三正透镜6依次设置于同一光路10上。

为了使得本发明所提供的光学系统能够得到精度高的成像质量，在该光学系统中还包括带通滤光片9，带通滤光片9可以置于第一负透镜1之前或第三正透镜6之后，并和第一负透镜1、第一正透镜2、第二负透镜3、光阑7、第三负透镜4、第二正透镜5以及第三正透镜6处于同一光路10上。