双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头的制作方法
【专利摘要】双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头属于检测探测领域，可以克服中继光路放大倍率固定对点斑采样率的限制，实现在光瞳采样率下降时增加中继光路放大倍率，提高像斑质心的定位精度；保证测量的口径。该镜头包括：前组镜和后组镜，前组镜和后组镜之间设定光阑；前组镜由前正镜和前负镜组成，后组镜由后正镜和后负镜组成，四片镜子从左至右依次为前正镜、前负镜、后正镜和后负镜；它们同光轴放置，物像共轭距离恒定。本发明采用前后镜组近似对称结构，以校正慧差、畸变、倍率色差等横向像差，保证质心计算精度。前后组焦距向相反方向变化，共同作用使系统放大倍率连续变化。通过前后组间隔变化互相补偿，使传感器变倍前后不需要整体的自由度调整。
【专利说明】双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头
【技术领域】
[0001]本发明属于自适应光学、主动光学、光学检测及大口径望远镜波前探测领域，涉及一种满足双远心特性的哈特曼传感器连续变倍中继镜头。
【背景技术】
[0002]哈特曼波前探测器是一种通过测量波前斜率来获得波前的相位信息光学测量设备，其基本的组成包括微透镜阵列、中继镜头和CCD相机。中继镜头是哈特曼传感器中的重要组件，由于微透镜阵列和CCD相机产品规格的限制，需要中继镜头将微透镜的形成点斑图像按照一定的放大倍率成像到相机靶面上，实现微透镜尺寸和相机象素尺寸的匹配。
[0003]哈特曼传感器的灵敏度和测量精度受光斑质心计算精度限制，而质心计算的精度由点斑在像面上的像素采样率决定，因此中继镜组设计时应考虑充分利用相机的像素数，使传感器达到最佳的性能。而当传感器的光瞳采样率(即光瞳内微透镜子孔径个数)改变时，为保证相机的像素始终被充分利用，应相应地改变中继光路放大倍率。
[0004]目前采用的方法是更换中继镜组，这不但要研制多套不同倍率的中继镜头，而且倍率的变化不连续，更为重要的是需要在机上进行安装调试，显然无法满足快速、频繁切换的要求，尤其在执行观测任务中进行切换更是无法实现。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，该镜头可以克服中继光路放大倍率固定对点斑采样率的限制，通过连续变倍中继镜头实现微透镜焦面到CCD像面放大倍率的连续变化，实现在光瞳采样率下降时增加中继光路放大倍率，充分利用相机的像素数，提高像斑质心的定位精度；光瞳采样率增加时减小中继光路放大倍率，使所有光瞳内点斑像均落在靶面上，保证测量的口径。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，该镜头包括:前组镜和后组镜，前组镜和后组镜之间设定光阑；前组镜由前正镜和前负镜组成，后组镜由后正镜和后负镜组成，四片镜子从左至右依次为前正镜、前负镜、后正镜和后负镜；它们同光轴放置，物像共轭距离恒定，且满足:
【权利要求】
1.双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，其特征在于，该镜头包括:前组镜和后组镜，前组镜和后组镜之间设定光阑；前组镜由前正镜和前负镜组成，后组镜由后正镜和后负镜组成，四片镜子从左至右依次为前正镜、前负镜、后正镜和后负镜；它们同光轴放置，物像共轭距离恒定，且满足:
其中，f_hl为后负镜焦距，f_h2为后正镜焦距，l_hl为后负镜物距，l_hl’为后负镜像距，l_h2为后正镜物距，l_h2’为后正镜像距，d_h2为后组正负镜间隔，d_hl为光阑与后负镜间隔，d_h3为后正镜与像面间隔；L_h为后组镜总长度；f_ql为前正镜焦距，f_q2为前负镜焦距，l_ql为前正镜物距，l_ql’为前正镜像距，l_q2为前负镜物距，l_q2’为前负镜像距,d_q2为前组正负镜间隔，d_ql为物面与前正镜间隔，d_q3为前负镜与光阑间隔；L_q为前组镜总长度。
2.如权利要求1所述的双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，其特征在于前后组中的正镜组均为双胶合透镜，负镜组均为负光焦度的单透镜，单透镜均弯向光阑。
3.如权利要求1所述的双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，其特征在于前组中的正负镜和后组中的正负镜通过背向运动实现倍率变化。
4.如权利要求1所述的双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，其特征在于，该镜头还包括:光阑；所述光阑位于前组镜或者后组镜的焦点位置。
5.如权利要求1所述的双远心的哈特曼传感器连续变倍中继镜头，其特征在于，该镜头还包括:轴承孔用挡圈、滚动轴承、导向轴、凸轮杆、凸轮轴承、旋转凸轮、透镜座、固定端座和轴承轴用挡圈，外部的微透镜阵列通过微透镜座固连在固定端座上，通过轴承轴用挡圈将滚动轴承内圈固连在固定端座上，通过轴承孔用挡圈将旋转凸轮固连在滚动轴承外圈上，两根导向轴固连在固定端座上，透镜座上开有与导向轴配合的孔，凸轮杆与透镜座固连，凸轮轴承内圈与凸轮固连，凸轮轴承外圈与旋转凸轮的凸轮曲线孔配合，可在凸轮曲线孔中滚动，实现透 镜座在导向轴滑动。
【文档编号】G02B15/173GK104076496SQ201410314221
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】王建立, 李宏壮, 王志臣, 刘欣悦 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所