一种宽谱段低F数用于探测器拼接的光学系统的制作方法

本技术涉及探测器拼接，具体涉及一种宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统。

背景技术：

1、目前卫星遥感光学载荷的发展趋势是宽谱段、大幅宽、高分辨率成像。

2、目前国内大尺寸探测器的制造能力有限，并且国外大尺寸探测器的出口受限，为满足卫星遥感光学载荷的大幅宽要求，通常需要将多个探测器进行拼接。常用的探测器拼接方法有三种，分别是机械拼接、光学拼接和视场拼接。光学拼接是利用半反半透式的拼接棱镜将透射光路和反射光路中的探测器进行拼接来实现大幅宽的要求，但由于半反半透棱镜后会引入折射透镜，产生色差，并且光能利用率也较低；视场拼接是将探测器在像面位置间隔一段距离排布，并通过后期的图像拼接处理来满足大幅宽的要求，这种方式对图像处理的要求较高；机械拼接是将多个探测器进行首尾互相搭接来实现大幅宽的要求，这种方式可将探测器做到很大，具有系统简单、响应一致性高、像面拼接精度高等优点。

3、目前国内外用于拼接大幅宽探测器的光学系统多为可见光谱段，对宽谱段探测器的拼接效果不好，且光学系统f数较大，拼接时的亮度较暗，影响探测器拼接的精度。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有探测器拼接效果差，且光学系统f数较大，拼接时的亮度较暗，影响探测器拼接的精度等问题，提供一种宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，通过合理的选择结构和材料，使光学系统满足宽谱段、低f数、高分辨率的要求。

2、一种宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，包括待拼接探测器端、成像端以及位于二者之间沿光轴排布的透镜组，所述待拼接探测器端、成像端和每一片透镜的中心均位于同一光轴上，所述透镜组从成像端到待拼接探测器端的排布顺序是第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第三负透镜、第四正透镜以及第五正透镜；

3、所述第一正透镜的焦距介于240mm与260mm之间；所述第一负透镜的焦距介于-110mm与-130mm之间；所述第二正透镜的焦距介于180mm到200mm之间；所述第二负透镜的焦距介于-290mm到-310mm之间；所述第三正透镜的焦距介于180mm到200mm之间；所述第三负透镜的焦距介于-100mm到-120mm之间；所述第四正透镜的焦距介于180mm到200mm之间；所述第五正透镜的焦距介于240mm到260mm之间；

4、进一步地，所述第一正透镜的厚度介于15mm到20mm之间；所述第一负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第二正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第二负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第三正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第三负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第四正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第五正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；

5、进一步地，所述第一正透镜和第一负透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第一负透镜和第二正透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第二正透镜和第二负透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第二负透镜和第三正透镜之间的空气间隔介于5mm到15mm之间；所述第三正透镜和第三负透镜之间的空气间隔介于35mm到40mm之间；所述第三负透镜和第四正透镜之间的空气间隔介于3mm到8mm之间；所述第四正透镜和第五正透镜之间的空气间隔介于3mm到8mm之间。

6、进一步地，所述光学系统包括位于第二负透镜与第三正透镜之间的光阑面；

7、进一步地，所述第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第三负透镜、第四正透镜以及第五正透镜均为玻璃球面透镜。

8、进一步地，所述待拼接探测器端和成像端均垂直于系统光轴放置。

9、进一步地，述光阑面与第二负透镜之间的空气间隔介于5mm到15mm之间。

10、优选的，所述第一正透镜的折射率介于1.45到1.6之间；所述第一负透镜的折射率介于1.6到1.75之间；所述第二正透镜的折射率介于1.4到1.5之间；所述第二负透镜的折射率介于1.55到1.7之间；所述第三正透镜的折射率介于1.65到1.8之间；所述第三负透镜的折射率介于1.8到1.9之间；所述第四正透镜的折射率介于1.4到1.55之间；所述第五正透镜的折射率介于1.4到1.55之间。

11、进一步地，所述光学系统的成像光谱范围介于400nm到900nm之间，所述光学系统的f数介于2.0到2.2之间。

12、本实用新型的有益效果：

13、1、本实用新型的谱段介于400nm到900nm之间，可用于拼接宽谱段探测器；本实用新型解决了宽谱段、小像元尺寸探测器的拼接问题。

14、2、本实用新型的f数较低，可提高光学系统的进光量，增大图像亮度。

15、3、本实用新型的镜片数量少，结构简单，且经过了成本控制与优化，可显著节省成本和空间。

16、4、本实用新型基本成像光学基本原理，进行了反复的像差优化设计，可实现高质量的图像输出，提高拼接精度。

技术特征：

1.一种宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，包括待拼接探测器端、成像端以及位于二者之间沿光轴排布的透镜组，其特征是：所述待拼接探测器端、成像端和所述透镜组中每一片透镜的中心均位于同一光轴上，所述透镜组从成像端到待拼接探测器端的排布顺序依次为：第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第三负透镜、第四正透镜以及第五正透镜；

2.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜的厚度介于15mm到20mm之间；所述第一负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第二正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第二负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第三正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第三负透镜的厚度介于10mm到15mm之间；所述第四正透镜的厚度介于20mm到25mm之间；所述第五正透镜的厚度介于20mm到25mm之间。

3.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜和第一负透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第一负透镜和第二正透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第二正透镜和第二负透镜之间的空气间隔介于5mm到10mm之间；所述第二负透镜和第三正透镜之间的空气间隔介于5mm到15mm之间；所述第三正透镜和第三负透镜之间的空气间隔介于35mm到40mm之间；所述第三负透镜和第四正透镜之间的空气间隔介于3mm到8mm之间；所述第四正透镜和第五正透镜之间的空气间隔介于3mm到8mm之间。

4.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜的折射率介于1.45到1.6之间；所述第一负透镜的折射率介于1.6到1.75之间；所述第二正透镜的折射率介于1.4到1.5之间；所述第二负透镜的折射率介于1.55到1.7之间；所述第三正透镜的折射率介于1.65到1.8之间；所述第三负透镜的折射率介于1.8到1.9之间；所述第四正透镜的折射率介于1.4到1.55之间；所述第五正透镜的折射率介于1.4到1.55之间。

5.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述光学系统包括位于第二负透镜与第三正透镜之间的光阑面。

6.根据权利要求5所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述光阑面与第二负透镜之间的空气间隔介于5mm到15mm之间。

7.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第三负透镜、第四正透镜以及第五正透镜均为玻璃球面透镜。

8.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述待拼接探测器端和成像端均垂直于系统光轴放置。

9.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述光学系统的成像光谱范围介于400nm到900nm之间。

10.根据权利要求1所述的宽谱段低f数用于探测器拼接的光学系统，其特征在于：所述光学系统的f数介于2.0到2.2之间。

技术总结一种宽谱段低F数用于探测器拼接的光学系统，涉及探测器拼接技术领域，解决现有探测器拼接效果差，且光学系统F数较大，拼接时的亮度较暗，影响探测器拼接的精度等问题。本发明包括待拼接探测器端、成像端以及位于二者之间沿光轴排布的透镜组，透镜组从左到右的顺序为：第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第三负透镜、第四正透镜以及第五正透镜，光学系统还包含位于第二负透镜与第三正透镜之间的光阑面。本发明光谱范围较同类型产品更宽，介于400nm到900nm之间。本新型系统F数较同类型产品更低，介于2.0到2.2之间。本发明的光学系统还具有解析能力强、色差小、结构紧凑、成本低的优点。技术研发人员：赵珮淞,张刘,昝世凯,谷韵婷,王晓檬受保护的技术使用者：苏州吉天星舟空间技术有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/6/13