本發(fā)明涉及空間光學(xué)系統(tǒng)，具體涉及一種無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前光學(xué)載荷在軌工作時(shí)，由于在軌真空環(huán)境與地面實(shí)驗(yàn)室常壓環(huán)境變化，使得光學(xué)系統(tǒng)最佳焦面位置發(fā)生變化，產(chǎn)生真空離焦(最佳焦面前移)，光學(xué)系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降。

2、目前對(duì)于在軌光學(xué)載荷的真空離焦問題有以下兩種解決方案：

3、1.設(shè)計(jì)焦深大、真空離焦量小的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)離焦對(duì)像質(zhì)的影響；

4、2.通過(guò)調(diào)焦機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整最佳焦面位置。對(duì)于空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其f數(shù)較小(≤2)，焦深(±0.02mm)小于真空焦面預(yù)置量(＞0.05mm)，系統(tǒng)像質(zhì)退化嚴(yán)重。通過(guò)調(diào)焦機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)焦面預(yù)置需要增加系統(tǒng)重量、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，極大增加了系統(tǒng)成本。

5、通常，實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)均在地面常溫常壓條件下進(jìn)行，裝星前需要對(duì)在地面常壓環(huán)境下裝配完成的測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦面進(jìn)行預(yù)置，使其在軌性能最佳。焦面預(yù)置后光學(xué)系統(tǒng)在地面常壓測(cè)試時(shí)，需要頻繁地將預(yù)置的最佳焦面位置調(diào)整為常壓位置，工作繁瑣，導(dǎo)致非常耗時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供一種無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，以解決焦面預(yù)置后光學(xué)系統(tǒng)在地面常壓測(cè)試時(shí)，需要頻繁地將預(yù)置的最佳焦面位置調(diào)整為常壓位置，工作繁瑣，導(dǎo)致非常耗時(shí)的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明利用光學(xué)系統(tǒng)工作溫度變化引入的離焦量與真空導(dǎo)致的離焦量相互補(bǔ)償，使得常溫、常壓下的光學(xué)系統(tǒng)最佳焦面位置與真空在軌工作時(shí)的最佳焦面位置相同，從而解決現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)在軌使用時(shí)需要真空預(yù)置焦面的問題，同時(shí)，在軌光學(xué)載荷工作溫度低于室溫時(shí)，可減小衛(wèi)星保持光學(xué)載荷系統(tǒng)工作溫度所需功耗。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，完成上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

4、一種無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括光軸位于同一直線上且由物面至像面依次設(shè)置的第一正透鏡、第一負(fù)透鏡、第二正透鏡、第三正透鏡、第四正透鏡和第二負(fù)透鏡；

5、所述第一正透鏡的后表面中心距離第一負(fù)透鏡的前表面中心11mm～20mm；

6、所述第一負(fù)透鏡的后表面中心距離第二正透鏡的前表面中心0.2mm～4mm；

7、所述第二正透鏡的后表面中心距離第三正透鏡的前表面中心40mm～78mm；

8、所述第三正透鏡的后表面中心距離第四正透鏡的前表面中心0.3mm～6mm；

9、所述第四正透鏡的后表面中心距離第二負(fù)透鏡的前表面中心1mm～8mm；

10、所述第二負(fù)透鏡的后表面中距離像面3mm～10mm。

11、進(jìn)一步地，所述第一正透鏡的材料為silica；

12、所述第一負(fù)透鏡的材料折射率為1.74～1.76；

13、所述第二正透鏡的材料折射率為1.48～1.5；

14、所述第三正透鏡的材料折射率為1.68～1.72；

15、所述第四正透鏡的材料折射率為1.73～1.75；

16、所述第二負(fù)透鏡的材料折射率為1.73～1.78。

17、進(jìn)一步地，所述第一正透鏡的中心厚度為7mm～13mm；

18、所述第一負(fù)透鏡的中心厚度為3.5mm～6mm；

19、所述第二正透鏡的中心厚度為6mm～10mm；

20、所述第三正透鏡的中心厚度為4mm～8mm；

21、所述第四正透鏡的中心厚度為3mm～9mm；

22、所述第二負(fù)透鏡的中心厚度為3mm～8mm。

23、進(jìn)一步地，所述第一負(fù)透鏡的阿貝數(shù)為25～30；

24、所述第二正透鏡的阿貝數(shù)為78～85；

25、所述第三正透鏡的阿貝數(shù)為53～57；

26、所述第四正透鏡的阿貝數(shù)為42～45；

27、所述第二負(fù)透鏡的阿貝數(shù)為25～30。

28、進(jìn)一步地，所述第一正透鏡的焦距f1與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：1.3f<f1<1.58f；

29、所述第一負(fù)透鏡的焦距f2與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：-1.65f<f2<-1.48f；

30、所述第二正透鏡的焦距f3與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：1.25f<f3<1.78f；

31、所述第三正透鏡的焦距f4與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：0.6f<f4<1.4f；

32、所述第四正透鏡的焦距f5與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：0.78f<f5<1.19f；

33、所述第二負(fù)透鏡的焦距f6與光學(xué)系統(tǒng)焦距f的關(guān)系為：-0.45f<f6<-0.25f。

34、進(jìn)一步地，所述第一正透鏡的前后表面的曲率半徑r1、r2分別滿足：0.95f<r1<1.37f和-1.65f<r2<1.5f；

35、所述第一負(fù)透鏡的前后表面的曲率半徑r3、r4分別滿足：-1.19f<r3<-0.79f和-7f<r4<-5f；

36、所述第二正透鏡的前后表面的曲率半徑r5、r6分別滿足：0.5f<r5<0.85f和-60f<r6<-40f；

37、所述第三正透鏡的前后表面的曲率半徑r7、r8分別滿足：0.45f<r7<0.9f和20f<r8<40f；

38、所述第四正透鏡的前后表面的曲率半徑r9、r10分別滿足：0.35f<r9<0.75f和1.05f<r10<2f；

39、所述第二負(fù)透鏡的前后表面的曲率半徑r11、r12分別滿足：-1.3f<r11<-0.7f和0.15f<r12<0.72f。

40、進(jìn)一步地，所述第一正透鏡的焦距為118.23mm，前后表面的曲率半徑r1、r2分別為90.36mm和-129.42mm，中心厚度為10mm；

41、所述第一負(fù)透鏡的材料折射率為1.755，阿貝數(shù)為27.5，焦距為-126.76mm，前后表面的曲率半徑r3、r4分別為-79.8mm和-517.7mm，中心厚度為5mm；第一負(fù)透鏡的前表面距離第一正透鏡的后表面17mm；

42、所述第二正透鏡的材料折射率為1.497，阿貝數(shù)為81.6，焦距為130.93mm，前后表面的曲率半徑r5、r6分別為65.7mm和-4786mm，中心厚度為8mm；第二正透鏡的前表面距離第一負(fù)透鏡的后表面1mm；

43、所述第三正透鏡的材料折射率為1.697，阿貝數(shù)為55.5，焦距為733.46mm，前后表面的曲率半徑r7、r8分別為50.12mm和3020mm，中心厚度為5mm；第三正透鏡的前表面距離第二正透鏡的后表面62.4mm；

44、所述第四正透鏡的材料折射率為1.744，阿貝數(shù)為44.9，焦距為75.94mm，前后表面的曲率半徑r9、r10分別為39.91mm和130.62mm，中心厚度為5mm；第四正透鏡的前表面距離第三正透鏡的后表面1mm；

45、所述第二負(fù)透鏡的材料折射率為1.755，阿貝數(shù)為27.5，焦距距為-28.53mm，前后表面的曲率半徑r11、r12分別為-70.63mm和31.5mm，中心厚度為5mm，第二負(fù)透鏡的前表面距離第四正透鏡的后表面4mm，第二負(fù)透鏡后面距離像面6.136mm。

46、本發(fā)明的有益效果：

47、1、本發(fā)明提供的無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)在常溫常壓下，其最佳焦面位置與真空低溫最佳焦面位置重合，提高了系統(tǒng)裝調(diào)測(cè)試效率，避免了頻繁的更換最佳焦面位置。

48、2、本發(fā)明提供的無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其焦面隨溫度減小而增加(如圖2所示)，低溫工作時(shí)最佳焦面增加量可補(bǔ)償真空工作時(shí)真空最佳焦面減小量，常溫常壓最佳焦面位置與真空低溫最佳焦面位置重合。

49、3、本發(fā)明提供的無(wú)需真空預(yù)置焦面的空間碎片探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)在工作溫度遠(yuǎn)低于室溫20℃時(shí)，光學(xué)載荷可減小功耗需求。