本發(fā)明涉及一種緊湊型廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，與高靈敏度、大畫幅、高清晰度CCD相機(jī)配套使用，可以對空間大范圍內(nèi)的目標(biāo)與碎片進(jìn)行光電探測，屬于光電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著全球?qū)μ召Y源開發(fā)熱潮的逐步高漲，人類對地球外層空間領(lǐng)域的爭奪戰(zhàn)日益加劇，對空間目標(biāo)的探測和監(jiān)視工作起著基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的作用。用于對空間目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測的光電系統(tǒng)、光學(xué)鏡頭的性能指標(biāo)不斷創(chuàng)新，規(guī)格品種也不斷增加，且都朝著增大相對孔徑，從而提高探測能力、提高分辨率；增大視場角，從而擴(kuò)大對天區(qū)的觀測范圍的目標(biāo)發(fā)展；減小體積重量，從而提高鏡頭的可操作性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種緊湊型廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，調(diào)焦精度高，縮小了鏡頭整體的體積和重量。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：一種緊湊型廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、雙凹透鏡D與雙凸透鏡E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I、正月牙透鏡J和雙凹透鏡K，其中正月牙透鏡A和正月牙透鏡B之間的中心距離為1.748mm；正月牙透鏡B和負(fù)月牙透鏡之間的中心距離為9.619mm；負(fù)月牙透鏡C和雙凹透鏡D之間的邊緣距離為3.07mm，雙凸透鏡E和雙凸透鏡F之間的中心距離為0.5mm，雙凸透鏡F和雙凸透鏡G之間的中心距離為0.597mm；雙凹透鏡H和雙凸透鏡 I緊密貼合；雙凸透鏡I和正月牙透鏡J之間的中心距離為0.5mm；正月牙透鏡J和雙凹透鏡K的邊緣緊密貼合。

進(jìn)一步的，雙凸透鏡F和正月牙J的材質(zhì)為折射率大于1.9的玻璃。

進(jìn)一步的，所述正月牙透鏡A的折射率大于1.85。

進(jìn)一步的，所述雙凸透鏡E的材質(zhì)為具有反常色散的玻璃。

進(jìn)一步的，所述鏡頭還包括鏡筒結(jié)構(gòu)，所述鏡筒結(jié)構(gòu)包括沿光學(xué)入射方向依次設(shè)置的前鏡筒、中鏡筒和后鏡筒，所述正月牙透鏡A、正月牙透鏡B和負(fù)月牙透鏡C對應(yīng)設(shè)置于前鏡筒內(nèi)，所述雙膠合透鏡組DE和雙凸透鏡F對應(yīng)設(shè)置于中鏡筒內(nèi)，所述雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I、正月牙透鏡J和雙凹透鏡K對應(yīng)設(shè)置于后鏡筒中。

進(jìn)一步的，所述鏡筒結(jié)構(gòu)還包括套設(shè)于中鏡筒和后鏡頭外圈的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括布設(shè)在中鏡筒外圍并與后鏡筒外螺紋連接的調(diào)焦鏡筒，所述調(diào)焦鏡筒經(jīng)設(shè)于其外圈上鋼珠與一調(diào)焦環(huán)配合連接，所述調(diào)焦環(huán)外圈的前部設(shè)有一被動傳動齒，所述被動傳動齒與布設(shè)在調(diào)焦鏡筒外圈前部的調(diào)焦電機(jī)輸出軸上的主動齒輪嚙合，所述調(diào)焦環(huán)外圈上還設(shè)有梯形螺紋，并且經(jīng)梯形螺紋與設(shè)于其外圍的調(diào)焦座連接，所述調(diào)焦座的后部開有弧形導(dǎo)槽，所述弧形導(dǎo)槽內(nèi)安設(shè)有一端連接在調(diào)焦鏡筒上的導(dǎo)釘，所述調(diào)焦座后端還經(jīng)連接法蘭和連接螺釘與CCD 攝像機(jī)連接。

進(jìn)一步的，所述調(diào)焦環(huán)的后端上設(shè)有一圈用以預(yù)緊固定的調(diào)焦環(huán)壓圈。

進(jìn)一步的，所述調(diào)焦電機(jī)的輸出軸經(jīng)一減速器與主動齒輪嚙合。

進(jìn)一步的，所述減速器的減速比為5:1, 所述減速器的輸出齒輪嚙合圓直徑為d1=30mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：由上述鏡片構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下光學(xué)指標(biāo)：

（1）焦距：f’=115mm；

（2）孔徑f/1.03；

（3）靶面50mm*50mm；

（4）總長小于300mm；

（5）適用譜線范圍：450nm~700nm；

（6）重量小于12kg。

通過調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)中鏡片之間的距離，從而在在保證足夠通光量的同時(shí)，縮小了鏡頭整體的體積和重量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例鏡頭光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭的鏡筒機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)焦結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3中：1-前鏡筒；2-中鏡筒；3-后鏡筒；4-調(diào)焦機(jī)構(gòu)；40-調(diào)焦鏡筒；41-調(diào)焦電機(jī)；42-鋼珠；43-調(diào)焦環(huán)；44-調(diào)焦座；45-調(diào)焦環(huán)壓圈；46-導(dǎo)釘；47-連接法蘭；48-連接蓋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1～3所示，本實(shí)施例的一種緊湊型廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡A、正月牙透鏡B、負(fù)月牙透鏡C、雙凹透鏡D與雙凸透鏡E密接的雙膠合透鏡組DE、雙凸透鏡F、雙凸透鏡G與雙凹透鏡H密接的雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I、正月牙透鏡J和雙凹透鏡K，其中正月牙透鏡A和正月牙透鏡B之間的中心距離為1.748mm；正月牙透鏡B和負(fù)月牙透鏡之間的中心距離為9.619mm；負(fù)月牙透鏡C和雙凹透鏡D之間的邊緣距離為3.07mm，雙凸透鏡E和雙凸透鏡F之間的中心距離為0.5mm，雙凸透鏡F和雙凸透鏡G之間的中心距離為0.597mm；雙凹透鏡H和雙凸透鏡 I緊密貼合；雙凸透鏡I和正月牙透鏡J之間的中心距離為0.5mm；正月牙透鏡J和雙凹透鏡K的邊緣緊密貼合。

從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于：通過調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)中鏡片之間的距離，從而在在保證足夠通光量的同時(shí)，增大了視場角且縮小了鏡頭整體的體積和重量。其中表1為本發(fā)明提供的目標(biāo)探測鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)，如下所示：

表1 目標(biāo)探測鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)

在表1中，曲率半徑是指每個(gè)表面的曲率半徑，間距是指兩相鄰表面間的距離，舉例說明，S1、S2是分別是正月牙透鏡A遠(yuǎn)離和鄰近正月牙透鏡B的表面，S1的間距是指S1與S2表面之間的中心間距，其它依此類推。

在本實(shí)施例中，所述雙凸透鏡F和正月牙J的材質(zhì)為折射率大于1.9的玻璃。

在本實(shí)施例中，所述正月牙透鏡A的折射率大于1.85。

在本實(shí)施例中，所述雙凸透鏡E的材質(zhì)為具有反常色散的玻璃。

在本實(shí)施例中，所述鏡頭還包括鏡筒結(jié)構(gòu)，所述鏡筒結(jié)構(gòu)包括沿光學(xué)入射方向依次設(shè)置的前鏡筒1、中鏡筒2和后鏡筒3，所述正月牙透鏡A、正月牙透鏡B和負(fù)月牙透鏡C對應(yīng)設(shè)置于前鏡筒1內(nèi)，所述雙膠合透鏡組DE和雙凸透鏡F對應(yīng)設(shè)置于中鏡筒2內(nèi)，所述雙膠合透鏡組GH、雙凸透鏡I、正月牙透鏡J和雙凹透鏡K對應(yīng)設(shè)置于后鏡筒3中。

在本實(shí)施例中，所述鏡筒結(jié)構(gòu)還包括套設(shè)于中鏡筒2和后鏡頭外圈的調(diào)焦機(jī)構(gòu)4，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)4包括布設(shè)在中鏡筒2外圍并與后鏡筒3外螺紋連接的調(diào)焦鏡筒40，所述調(diào)焦鏡筒40經(jīng)設(shè)于其外圈上鋼珠42與一調(diào)焦環(huán)43配合連接，所述調(diào)焦環(huán)43外圈的前部設(shè)有一被動傳動齒，所述被動傳動齒與布設(shè)在調(diào)焦鏡筒40外圈前部的調(diào)焦電機(jī)41輸出軸上的主動齒輪嚙合，所述調(diào)焦環(huán)43外圈上還設(shè)有梯形螺紋，并且經(jīng)梯形螺紋與設(shè)于其外圍的調(diào)焦座44連接，所述調(diào)焦座44的后部開有弧形導(dǎo)槽，所述弧形導(dǎo)槽內(nèi)安設(shè)有一端連接在調(diào)焦鏡筒40上的導(dǎo)釘46，所述調(diào)焦座44后端還依次經(jīng)連接法蘭47和連接蓋48與CCD 攝像機(jī)連接。由于溫度變化，鏡頭玻璃材料和鏡筒的材料的熱脹冷縮，使鏡頭的后截距發(fā)生變化。若沒有采取措施，CCD靶面會離焦，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，甚至使圖像模糊不清，因此設(shè)計(jì)調(diào)焦機(jī)構(gòu)4對溫度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，如圖3所示。

鏡頭的調(diào)焦原理為：驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)41輸出軸上的主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪與調(diào)焦環(huán)43外圈上的被動傳動齒嚙合，帶動調(diào)焦環(huán)43旋轉(zhuǎn)。調(diào)焦環(huán)43與調(diào)焦鏡筒40之間設(shè)有鋼球，用調(diào)焦壓圈預(yù)緊固定，使調(diào)焦環(huán)43相對調(diào)焦鏡筒40之間采用鋼球滾動，以減小摩擦力。調(diào)焦環(huán)43通過梯形螺紋與調(diào)焦座44連接，并通過導(dǎo)釘46使調(diào)焦座44作軸上的直線運(yùn)動。而調(diào)焦座44通過連接法蘭47和連接蓋48與CCD攝像機(jī)連接在一起。因此當(dāng)調(diào)焦電機(jī)41作正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，CCD攝像機(jī)在軸上作直線往返運(yùn)動。從而移動攝像機(jī)靶面的位置，使CCD靶面的圖像清晰，達(dá)到溫度效應(yīng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

在本實(shí)施例中，所述調(diào)焦環(huán)43的后端上設(shè)有一圈用以預(yù)緊固定的調(diào)焦環(huán)壓圈45。

在本實(shí)施例中，所述調(diào)焦電機(jī)41的輸出軸經(jīng)一減速器與主動齒輪嚙合。

在本實(shí)施例中，所述減速器的減速比為5:1, 所述減速器的輸出齒輪嚙合圓直徑為d1=30mm。為了保證調(diào)焦精度，本發(fā)明中的調(diào)焦電機(jī)41采用42型步進(jìn)電機(jī)，步距角為0.9°，保持轉(zhuǎn)矩0.54Nm。調(diào)焦精度與步進(jìn)電機(jī)的步長及調(diào)焦機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)及精度有關(guān)，電機(jī)每步長為0.9度，減速比為5:1，該減速器的輸出齒輪嚙合圓為d1=30mm，調(diào)焦機(jī)構(gòu)4的調(diào)焦環(huán)43嚙合圓直徑為148mm，調(diào)焦機(jī)構(gòu)4導(dǎo)程為3mm，則每步長調(diào)焦機(jī)構(gòu)4軸長移動距離△L=(電機(jī)步長/360°)×(1/5)×(30/148)×3=6.08×10-4mm，即每走70步才能達(dá)到1焦深0.01mm，因此調(diào)焦機(jī)構(gòu)4滿足調(diào)焦精度要求。

為了保證攝像機(jī)靶面在調(diào)焦過程中穩(wěn)定，調(diào)焦機(jī)構(gòu)4必須滿足自鎖條件，因此，本發(fā)明采用絲桿（即調(diào)焦座44）與滑動螺母（調(diào)焦環(huán)43）的傳動原理，當(dāng)滑動螺母的螺紋升角小于或等于當(dāng)量摩擦角P′時(shí)，此傳動機(jī)構(gòu)反向自鎖。

，，式中：P′為當(dāng)量摩擦角，f為摩擦系數(shù)（鋼與青銅為0.08~0.1，取0.08），α為螺紋牙型角（選用梯形牙傳動α=30℃），d為螺紋副的直徑（取φ126mm），S為導(dǎo)程（取3mm）。因此，，，可見該傳動機(jī)構(gòu)滿足自鎖條件，從而實(shí)現(xiàn)自鎖，調(diào)焦機(jī)構(gòu)4調(diào)焦過程中，攝像機(jī)靶面是穩(wěn)定的。

綜上所述，本發(fā)明提供一種緊湊型廣角高分辨率空間目標(biāo)探測鏡頭，調(diào)焦精度高，縮小了鏡頭整體的體積和重量。

上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。