[发明专利]大视场光学成像镜头及其构成的光学系统

说明书

本发明提供一种大视场光学成像镜头及其构成的光学系统，大视场光学成像镜头包括：沿光传播方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和滤光片；其中，第一透镜、第二透镜和第八透镜分别为弯月透镜，第三透镜和第六透镜分别为双凹透镜，第四透镜、第五透镜和第七透镜分别为双凸透镜。与传统的星载镜头相比，本发明提供的大视场光学成像镜头及其构成的光学系统具有分辨率高、体积小、质量轻等优势，该光学系统的成像质量高达2600万像素，且成像光谱宽、视场角大，能适应卫星发射和在轨道运行时的恶劣环境，具有抗冲击震动、耐太空高温差、强辐射等优点，克服太空环境的复杂性，满足航天工程的空间使用要求。

技术领域

本发明涉及光学设计技术领域，特别涉及一种大视场、高分辨率的光学 成像镜头及其构成的光学系统。

背景技术

随着太空资源开发争夺战的日益加剧，研发高分辨率空间目标探测系统 成为竞争的关键。探测系统的核心部件是目标探测镜头，其主要应用于空间 目标与碎片的探测与跟踪。为此，高分辨率微型星载相机光学系统的成功研 制对提高我国近地空间目标监视能力发挥了重要作用。最早运用CCD相机 作为星载对地观测载荷是在20世纪80年代初。星载相机作为对地观测仪器 真正被人们重视并且进入实用阶段是在1986年2月法国成功发射Spot-1卫 星以后，该卫星所载的HRVCCD相机获得了巨大的成功。2011年11月26 日，美国火星探测器“好奇号”搭载了一批先进的探测仪器，包括17台200 万像素的CCD相机。

我国空间相机研制起步较晚，1975年11月第一台可见光谱空间相机“尖 兵一号”搭乘第一颗返回式卫星发射。2007年10月嫦娥一号卫星发射成功， 携带3个光学遥感器CCD相机、激光高度计和成像光谱仪。2008年8月我 国环境减灾卫星发射成功，CCD相机在77lp/mm时MTF最高达0.22。2009 年9月26日，福建师范大学研制的神舟七号飞船伴飞卫星相机镜头上，首次 近距离获得在轨航天器的全景图像，像素130万。2010年中科院西安光机所 研制的星载长焦距高分辨率CCD遥感相机，最小地面分辨率0.5m。国内公 开发表的相关文献中，兰丽艳等发表的星载大视场多光谱高分辨率CCD相 机光学系统的设计中，全视场角为3°，体积为500mm×400mm×400mm相对 较大，系统结构采用11片透镜。张丹枫等发表的星载多光谱相机光学系统 设计中，系统质量约为5kg，分辨率为1024×1024。由此可知，目前，已公 开的星载镜头存在视场角小、成像质量不高、质量较重等缺点。

发明内容

本发明旨在解决现有的星载镜头存在视场角小、成像质量不高、质量较 重的问题，提供一种大视场光学成像镜头及其构成的光学系统，具有分辨率 高、体积小、质量轻等优势。该光学系统的成像质量高达2600万像素，且成 像光谱宽、视场角大，能适应卫星发射和在轨道运行时的恶劣环境，具有抗 冲击震动、耐太空高温差、强辐射等优点，克服太空环境的复杂性，满足航 天工程的空间使用要求。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的大视场光学成像镜头，包括：沿光传播方向依次设置的第 一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、 第八透镜和滤光片；其中，第一透镜、第二透镜和第八透镜分别为弯月透镜， 第三透镜和第六透镜分别为双凹透镜，第四透镜、第五透镜和第七透镜分别 为双凸透镜。

优选地，第一透镜材料为SILICA，其前表面的曲率半径为30mm～40mm， 其后表面的曲率半径为12mm～20mm，其厚度为3mm～5mm。

优选地，第二透镜材料为H-ZBAF1，其前表面的曲率半径为30mm～ 40mm，其后表面的曲率半径为60mm～75mm，其厚度为2mm～4mm，与第 一透镜的间距为11mm～13mm。

优选地，第三透镜材料为TF3，其前表面的曲率半径为-20mm～-40mm， 其后表面的曲率半径为20mm～40mm，其厚度为2mm～4mm，与第二透镜 的间距为5mm～7mm。