[发明专利]一种微晶低温镜头及其相机

说明书

技术领域

本发明涉及一种在0K～293K温度范围内使用的相机，尤其涉及一种低温镜头。

背景技术

红外技术特有的优势使得红外光学系统广泛应用于空间遥感和国防领域，利用红外谱段开展对弱点目标的探测，是红外技术应用的重要分支，例如红外天文观测等。在这类红外弱点目标观测中，为了减低光机系统自身热辐射对探测能力的影响，一般需要对光学系统本身进行降温，即需要采用低温镜头满足此类探测需求。

而对于低温镜头而言，镜头需要在常温工况下完成加工、装调和测试之后，在低温工况下进行工作，巨大的温度差将导致低温光学系统无法正常工作。

为了获得高成像质量稳定性的低温镜头，需采用一定的消热差技术以消除温度效应的影响。目前国内外采用的光学系统无热化技术大致分为三类，即光学被动补偿、机械被动补偿和机械主动补偿。空间相机对可靠性、体积和重量有严格限制而不适用机械被动补偿和机械主动补偿消热差技术。光学被动消热差直接利用不同光学材料间的热特性参数的互补性，通过光学材料的适当组合来消除温度变化的影响。以上消热差技术在工程实施中都只能在一定程度上降低温度变化对像质的影响，而无法完全消除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在常温条件下完成加工、装调和测试，在低温下使用的光学镜头和相机，能够降低温度变化对像质的影响。

本发明包括如下技术方案：

一种微晶低温镜头，包括：主镜/四镜、主镜与次镜连接结构件、次镜、三镜、三镜与四镜连接结构件、三镜与像面组件连接结构件、分色片、接收像面；主镜/四镜、主镜与次镜连接结构件、次镜、三镜、三镜与四镜连接结构件、三镜与像面组件连接结构件均采用同种微晶材料。

主镜/四镜、次镜和三镜同轴，其光轴作为微晶低温镜头的主光轴，入射光线以主光轴为中心对称入射至主镜，经过主镜反射、次镜反射、三镜反射、四镜反射后到达分色片，经分色片分成两个不同的谱段，并在接收像面各自成像。

一种相机，包括探测器和所述的微晶低温镜头，所述探测器设置在所述微晶低温镜头的接收像面上。

所述探测器为面阵CCD、线阵CCD或TDICCD。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明选择同种热膨胀系数的微晶材料作为光学件(除分色片)、结构件材料，在温度发生大范围变化时，光学件与结构件的变化趋势一致，各连接处无热应力产生，镜头能够正常工作。

(2)本发明采用了同轴型式光学系统，利用同轴系统所有光学件、结构件具有的轴对称特性，降低温度变化带来的影响，使得温度在0K～293K大范围变化下，光学件与结构件不发生非对称型式的变化。

(3)本发明采用了全反射式光学系统，系统中不存在透射式光学元件，避免了透射式光学元件折射率随温度变化而发生的变化，使得系统工作原理简单，系统设计简洁实用。

(4)所述的光学系统能够在293K常温条件下完成加工、装调和测试，在0K～293K温度范围内进行工作。

附图说明

图1为本发明微晶低温镜头的结构图；

图2a为本发明微晶低温镜头的主镜(1)在120K条件下面形相对于常温293K条件的变化情况；

图2b为本发明微晶低温镜头的次镜(3)在120K条件下面形相对于常温293K条件的变化情况；

图2c为本发明微晶低温镜头的三镜(4)在120K条件下面形相对于常温293K条件的变化情况；

图2d为本发明微晶低温镜头的四镜(1)在120K条件下面形相对于常温293K条件的变化情况；

图2a～图2d中，x、y为垂直于光轴的坐标，“变形量”为各面形节点由于温度的变化而发生的变化量。

图3a为本发明微晶低温镜头B1谱段在常温293K工况下像元能量集中度；

图3b为本发明微晶低温镜头B2谱段在常温293K工况下像元能量集中度；

图3c为本发明微晶低温镜头B1谱段在低温120K工况下像元能量集中度；

图3d为本发明微晶低温镜头B2谱段在低温120K工况下像元能量集中度；

图3a～图3d中，x坐标为能量包围圆半径，y坐标为能量百分比。

具体实施方式