[实用新型]一种高分辨率大视场超低畸变光学系统

说明书

本实用新型公开了一种高分辨率大视场超低畸变光学系统，该系统由物侧至像侧依序包括窗镜、第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、滤光片、光阑、第三负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第五正透镜以及第四负透镜。该系统结构紧凑，由九片透镜组成；采用耐辐射玻璃材料减少离子辐射的腐蚀性；采用滤光片避免短波辐射对系统的影响，引入非球面提高成像精度。该光学系统具有高分辨率、大视场、超低畸变以及不同视场照度均匀的成像特点，可实现高精度定位功能，在航天高精度定位应用中具有一定的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种光学系统，尤其涉及一种用于光电捕获、军事侦察、空中测量以及高精度空间交会对接等的航天物镜光学系统。

背景技术

航天物镜有着非常广泛的用途，包括光电捕获、军事侦察、空中测量以及高精度空间交会对接等。在航天空间交会对接等高精度定位应用中，为了分辨目标物的微小细节，得到更加清晰图像，需要光学成像系统具有高分辨率、低畸变、大视场的特点。目前国内外实现高分辨率成像探测的主要途径有：小视场高分辨率成像，例如离轴反射式光学系统，但其视场角较窄，外形结构较大，装调复杂；超半球鱼眼成像，虽然视场角可以超过180°，但存在较大的畸变，影响像面的几何精度。

视场角越大，所摄取的目标范围越广泛，超低畸变是实现成像系统图像数据高精度配准的关键，虽然畸变不会影响系统的成像质量，但是会导致几何精度降低，给高精度对接应用带来严重的后果。畸变仅是视场的函数，不同视场的实际垂轴放大率不同，畸变也就不同。因此在航天物镜的设计过程中，兼顾大视场的同时更要尽可能的降低畸变。同时采用短焦比设计提高系统分辨率。

本发明提供了一种高分辨率大视场超低畸变光学系统，采用折射式结构，设计出一款兼具高分辨率、大视场、低畸变的光学系统，满足对特定目标的细微观测，并且考虑到大部分CCD对大气中水蒸气和灰尘颗粒产生的紫外、蓝光辐射非常敏感以及空间电离辐射会导致光学镜片透射率衰减，因此本文采用滤光片来减少短波辐射以及采用耐辐射玻璃材料保证系统稳定性。

发明内容

为了实现对特定目标的细微观测，本发明提供了一种具有九片透镜、一片窗镜及一片滤光片构成的光学系统，该光学系统具有高分辨率、超低畸变以及较大视场，同时实现紧凑性并保持良好的像差和远心特性的光学性能。

本发明的技术方案的高分辨率大视场超低畸变光学系统的结构如下：

一种高分辨率大视场超低畸变光学系统，光学系统由物侧至像侧依序包括窗镜、第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、滤光片、光阑、第三负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第五正透镜以及第四负透镜；所述光学元件均位于同一光路上，TTL/EFL≤4.9，其中TTL为所述光学系统的窗镜物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述光学系统的焦距；0.42≥BFL/EFL≥0.37，其中BFL为所述光学系统的第四负透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述光学系统的焦距。

进一步地，滤光片置于光学系统内部，且置于光阑之前；所述滤光片的接收光线的角度θ≤10°，θ为光线与滤光片法线方向的夹角。

进一步地，第二正透镜与第二负透镜采用光胶结合形成一个透镜组件，两个透镜元件的结合面的凸面朝向物方侧；且第二正透镜与第二负透镜元件接合面满足下述条件公式：

|R|＞Φ/2，其中R为结合面的中心曲率半径，Φ为结合面的光线有效口径。

进一步地，所述窗镜、第一负透镜及第一正透镜均采用了耐辐射光学玻璃材料，其余透镜材料均为普通玻璃。

进一步地，所述第四正透镜、第五正透镜为重冕光学玻璃；所述第二负透镜、第三负透镜、第四负透镜为重火石光学玻璃。

进一步地，所述第四正透镜含有高次非球面。

进一步地，所述的第一负透镜满足下面的条件公式：