一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统的制作方法

文档序号:36168276发布日期:2023-11-23 22:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:在光的传播方向上由外向内依次设置保护窗口、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、第九透镜和探测器光敏面(像面)。所述保护窗口、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、第九透镜与探测器光敏面(像面)同轴设置。光学系统用于接收经目标和背景固有的可见光反射及短波红外辐射信息,并汇聚至探测器光敏面上,实现光电转换,具有较高的灵敏度和较小的空间分辨率,在全天候复杂气象条件下,可以实现对目标的探测、识别与精确定位,可应用于光学成像探测领域,亦可用于天文观测、工业多光谱成像分析与无损检测等民品领域。

2.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统保护窗口(1)为平面透镜,第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)、第九透镜(10)均为球面镜片。

3.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统保护窗口(1)内外表面均为平面,厚度为5mm;第一透镜(2)外表面的曲率半径为61.28mm,内表面的曲率半径为245.05mm,厚度为7.9mm;第二透镜(3)外表面的曲率半径为175.41mm,内表面的曲率半径为56.69mm,厚度为4.95mm;第三透镜(4)外表面的曲率半径为826.04mm,内表面的曲率半径为21.88mm,厚度为3.5mm;第四透镜(5)外表面的曲率半径为21.88mm,内表面的曲率半径为-201.27mm,厚度为4.2mm;第五透镜(6)外表面的曲率半径为26.87mm,内表面的曲率半径为157.92mm,厚度为8mm;第六透镜(7)外表面的曲率半径为-1755.55mm,内表面的曲率半径为-128.48mm,厚度为6mm;第七透镜(8)外表面的曲率半径为-128.48mm,内表面的曲率半径为44.64mm,厚度为5mm;第八透镜(9)外表面的曲率半径为36.48mm,内表面的曲率半径为-68.24mm,厚度为6mm;第九透镜(10)外表面的曲率半径为-27.19mm,内表面的曲率半径为42.91mm,厚度为3.9mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统保护窗口(1)采用h-k9l材料制成;第一透镜(2)采用h-zf73材料制成;所述第二透镜(3)采用h-zbaf52材料制成;所述第三透镜(4)采用h-zf73材料制成;所述第四透镜(5)采用h-laf3b材料制成;所述第五透镜(6)采用h-fk61材料制成;所述第六透镜(7)采用h-laf52材料制成;所述第七透镜(8)采用h-qk3l材料制成;所述第八透镜(9)采用h-zf73材料制成;所述第九透镜(10)采用h-zbaf50材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统保护窗口(1)与第一透镜(2)的空气间隔为5mm;第一透镜(2)与第二透镜(3)之间的空气间隔是2.75mm;所述第二透镜(3)与第三透镜(4)之间的空气间隔是30mm;所述第三透镜(4)与第四透镜(5)之间利用光学胶水粘合;所述第四透镜(5)与第五透镜(6)之间的空气间隔是0.2mm;所述第五透镜(6)与第六透镜(7)之间的空气间隔是1.25mm;所述第六透镜(7)与第七透镜(8)之间利用光学胶水粘合;所述第七透镜(8)与所述第八透镜(9)的空气间隔是26.5mm;所述第八透镜(9)与所述第九透镜(10)的空气间隔5.3mm;所述第九透镜(10)与所述探测器光敏面(像面)(11)的距离7.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统保护窗口(1)口径为质量为25g,第一透镜(2)的口径为质量为31.5g,第二透镜(3)的口径为质量为23.2g,第三透镜(4)的口径为质量为5.3g,第四透镜(5)的口径为质量为3.7g,第五透镜(6)的口径为质量为7g,第六透镜(7)的口径为质量为4.7g,第七透镜(8)的口径为质量为2.4g,第八透镜(9)的口径为质量为4.9g,第九透镜(10)的口径为质量为2.7g。光学总重量(不含保护窗口)<86g。

7.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统的工作波段0.4μm~2.3μm,焦距为70mm,f数为2.8,视场大小为7.8°×6.2°,探测器选用分辨率640×512,像素大小15μm的ingaas(vis-swir)扩展探测器,在100lp/mm处,0视场的调制传递函数值≥0.52,其余视场传递函数值≥0.47,系统畸变≤0.5%。

8.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统设计时采用一次成像结构形式,选用国产成都光明可见光玻璃作为透镜材料,机械件选取全铝合金材料,通过合理匹配透镜光焦度,充分考虑材料特性,运用高级像差理论,有效平衡光学像差和热差之间的矛盾,使用全球面透镜实现了光学系统宽温无热化设计,在-50℃~+70℃工作温度范围内,光学系统的畸变设计最大值为-0.49%;-50℃时,在100lp/mm处,0视场的传递函数值≥0.51,其余视场的传递函数值≥0.45;20℃时,在100lp/mm处,0视场的传递函数值≥0.52,其余视场的传递函数值≥0.47;+70℃时,在100lp/mm处,0视场的传递函数值≥0.52,其余视场的传递函数值≥0.46。

9.根据权利要求1所述的一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:所述光学系统的像面相对照度均匀性数值>96.8%,衍射圈入能量在半径5μm范围内数值>85%,在半径7.5μm范围内数值>92%,在半径10μm范围内数值>94%。


技术总结
一种基于全球面透镜的宽光谱无热化光学系统,其特征在于:在光的传播方向上由外向内依次设置保护窗口、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、第九透镜和探测器光敏面(像面)。所述保护窗口、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、第九透镜与探测器光敏面(像面)同轴设置。光学系统用于接收经目标和背景固有的可见光反射及短波红外辐射信息,并汇聚至探测器光敏面上,实现光电转换,具有较高的灵敏度和较小的空间分辨率,在全天候复杂气象条件下,可以实现对目标的探测、识别与精确定位。本发明属于光学成像技术领域,光学系统在工作波段为0.4μm~2.3μm,工作温度为‑50℃~+70℃的宽光谱、宽温范围内成像质量优良,集光能力强,环境适应性好,具有结构简单、易于装调、可靠性高、成本低、加工工艺性好、良品率高等技术特点,可广泛应用于航天光学遥感、地基目标跟踪探测、光学成像制导、天文观测、工业多光谱成像分析与无损检测、民用安全监视等领域,具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

技术研发人员:贺磊,徐兴奎,吴兴广
受保护的技术使用者:哈尔滨新光光电科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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