[发明专利]一种用于四象限探测的大视场远心光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统，特别是一种用于四象限探测的大视场远心光学系统。

背景技术

四象限探测器是由四个性能相同的光敏单元按直角坐标系组合而成的位置传感器。四象限探测器工作时接收光学系统形成的光斑，光斑使得每一个光敏单元都输出一个信号，根据光斑位置不同，每个光敏单元输出信号大小不同，经过信号处理，即可得到目标的角位置信息。

根据四象限探测器的探测原理，光学系统要求成像光斑圆整、均匀，并且在不同视场位置的光斑大小、形状一致。目前的四象限光学系统通常并不是像方远心光路，通过离焦使用来达到均匀光斑的目的。在系统视场不大时，此方法形成的光斑在不同视场处形状变化较小。然而，当系统视场较大时，由于轴上光束主光线垂直像面，而轴外光束主光线与像面不垂直，就会导致不同视场处的光斑不一致，影响探测精度。在四象限探测视场越来越大的情况下，实现满足四象限探测要求的大视场光学系统变得越来越重要。

同时，传统的四象限光学系统由于不同视场位置、不同离焦位置的光斑形状不一致，无法适配多种不同的四象限探测器，同一种光学系统适用范围受限。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于四象限探测的大视场远心光学系统，解决现有光学系统在大视场时光斑不圆整且不一致和光学系统不能通用的问题。

一种用于四象限探测的大视场远心光学系统，包括透镜B和透镜E，还包括：透镜A、带通滤光片、光阑、透镜C和透镜D。

所述透镜A、透镜B、带通滤光片、光阑、透镜C、透镜D和透镜E均固定于镜筒内且按照从前往后的次序同轴顺次排列，其中透镜A为负透镜，透镜B为正透镜，透镜A和透镜B构成第一透镜组；所述透镜透镜C、透镜D和透镜E均为正透镜，像面位于透镜E的后方，透镜C、透镜D和透镜E共同构成第二透镜组。

大视场远心光学系统工作时，外部成像光线进入光学系统，经过由透镜A和透镜B构成的第一透镜组，形成发散光束。第一透镜组作为负透镜组，起到扩大入射光束口径，降低大视场光线入射高度的作用。通过第一透镜组的扩束之后，光学系统的视场显著增大。之后成像光线经过带通滤光片，再经过由透镜C、透镜D和透镜E共同构成的第二透镜组并到达探测器形成最终像面，第二透镜组承担光学系统的所有光焦度，使光线汇聚成像。系统光阑位于第二透镜组的物方焦平面处，经过第二透镜组成像至无穷远处，使得光学系统出瞳位于无穷远，形成像方远心光路。第一透镜组相当于倒置的望远系统，扩大光学系统的视场，第二透镜组和光阑共同形成远心光学系统，使得整体形成大视场远心光学系统。

像方远心光学系统的轴上与轴外主光线均垂直于像面，使得不同视场位置的光斑形状一致。同时，通过设置不同的离焦量，形成不同直径大小的光斑，且不改变光斑中心的像面位置，使得同一光学系统适配不同四象限探测器。

本发明实现了用于四象限探测的光学系统的大视场和像方远心设计，使得光学系统在满足大视场探测的情况下，光斑圆整，不同视场的光斑形状一致；同时，前后离焦只改变光斑大小，不改变光斑形状和位置，实现了通用型设计。能够有效地满足四象限探测器对光学系统的使用要求。

附图说明

图1一种用于四象限探测的大视场远心光学系统的结构图。

1.透镜A 2.透镜B 3.带通滤光片 4.光阑 5.透镜C 6.透镜D 7.透镜E

具体实施方式

一种用于四象限探测的大视场远心光学系统，包括透镜B2和透镜E7，还包括：透镜A1、带通滤光片3、光阑4、透镜C5和透镜D6。

所述透镜A1、透镜B2、带通滤光片3、光阑4、透镜C5、透镜D6和透镜E7均固定于镜筒内且按照从前往后的次序同轴顺次排列，其中透镜A1为ZK9B材料负透镜，透镜B2为ZF88材料正透镜，透镜A1和透镜B2构成第一透镜组；所述透镜透镜C5、透镜D6和透镜E7均为ZF88材料正透镜，像面位于透镜E7的后方，透镜C5、透镜D6和透镜E7共同构成第二透镜组。

大视场远心光学系统工作时，外部成像光线进入光学系统，经过由透镜A1和透镜B2构成的第一透镜组，形成发散光束。第一透镜组作为负透镜组，起到扩大入射光束口径，降低大视场光线入射高度的作用。通过第一透镜组的扩束之后，光学系统的视场显著增大；之后成像光线经过带通滤光片3，再经过由透镜C5、透镜D6和透镜E7共同构成的第二透镜组并到达探测器形成最终像面，第二透镜组承担光学系统的所有光焦度，使光线汇聚成像。系统光阑4位于第二透镜组的物方焦平面处，经过第二透镜组成像至无穷远，使得光学系统出瞳位于无穷远，形成像方远心光路。第一透镜组相当于倒置的望远系统，扩大光学系统的视场，第二透镜组和光阑4共同形成远心光路，使得整体形成大视场远心光学系统。