本发明涉及一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、负月牙透镜C、双凹透镜D与双凸透镜E密接的双胶合透镜组DE、双凸透镜F、双凸透镜G与双凹透镜H密接的双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K，正月牙透镜A和B的中心距离为1.748mm；正月牙透镜B和负月牙透镜的中心距离为9.619mm；负月牙透镜C和双凹透镜D的边缘距离为3.07mm，双凸透镜E和F的中心距离为0.5mm，双凸透镜F和G的中心距离为0.597mm；双凹透镜H和双凸透镜I相贴合；双凸透镜I和正月牙透镜J的中心距离为0.5mm；正月牙透镜J和双凹透镜K边缘相贴合。本发明的有益效果在于：调焦精度高，缩小了镜头整体的体积和重量。
1.一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、负月牙透镜C、双凹透镜D与双凸透镜E密接的双胶合透镜组DE、双凸透镜F、双凸透镜G与双凹透镜H密接的双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K，其中正月牙透镜A和正月牙透镜B之间的中心距离为
1.748mm；正月牙透镜B和负月牙透镜C之间的中心距离为9.619mm；负月牙透镜C和双凹透镜D之间的边缘距离为3.07mm，双凸透镜E和双凸透镜F之间的中心距离为0.5mm，双凸透镜F和双凸透镜G之间的中心距离为0.597mm；双凹透镜H和双凸透镜 I紧密贴合；双凸透镜I和正月牙透镜J之间的中心距离为0.5mm；正月牙透镜J和双凹透镜K的边缘紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述双凸透镜F和正月牙透镜J的材质为折射率大于1.9的玻璃。
3.根据权利要求1所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述正月牙透镜A的折射率大于1.85。
4.根据权利要求1所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述双凸透镜E的材质为具有反常色散的玻璃。
5.根据权利要求1所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述镜头还包括镜筒结构，所述镜筒结构包括沿光学入射方向依次设置的前镜筒、中镜筒和后镜筒，所述正月牙透镜A、正月牙透镜B和负月牙透镜C对应设置于前镜筒内，所述双胶合透镜组DE和双凸透镜F对应设置于中镜筒内，所述双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K对应设置于后镜筒中。
6.根据权利要求5所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述镜筒结构还包括套设于中镜筒和后镜头外圈的调焦机构，所述调焦机构包括布设在中镜筒外围并与后镜筒外螺纹连接的调焦镜筒，所述调焦镜筒经设于其外圈上钢珠与一调焦环配合连接，所述调焦环外圈的前部设有一被动传动齿，所述被动传动齿与布设在调焦镜筒外圈前部的调焦电机输出轴上的主动齿轮啮合，所述调焦环外圈上还设有梯形螺纹，并且经梯形螺纹与设于其外围的调焦座连接，所述调焦座的后部开有弧形导槽，所述弧形导槽内安设有一端连接在调焦镜筒上的导钉，所述调焦座后端还经连接法兰和连接螺钉与CCD 摄像机连接。
7.根据权利要求6所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述调焦环的后端上设有一圈用以预紧固定的调焦环压圈。
8.根据权利要求6所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述调焦电机的输出轴经一减速器与主动齿轮啮合。
9.根据权利要求8所述的紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，其特征在于：所述减速器的减速比为5:1, 所述减速器的输出齿轮啮合圆直径为d1=30mm。
紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头
技术领域
[0001] 本发明涉及一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，与高灵敏度、大画幅、高清晰度CCD相机配套使用，可以对空间大范围内的目标与碎片进行光电探测，属于光电领域。
背景技术
[0002] 随着全球对太空资源开发热潮的逐步高涨，人类对地球外层空间领域的争夺战日益加剧，对空间目标的探测和监视工作起着基础性和关键性的作用。用于对空间目标进行监测的光电系统、光学镜头的性能指标不断创新，规格品种也不断增加，且都朝着增大相对孔径，从而提高探测能力、提高分辨率；增大视场角，从而扩大对天区的观测范围的目标发展；减小体积重量，从而提高镜头的可操作性。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，调焦精度高，缩小了镜头整体的体积和重量。
[0004] 本发明解决技术问题所采用的方案是：一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、负月牙透镜C、双凹透镜D与双凸透镜E密接的双胶合透镜组DE、双凸透镜F、双凸透镜G与双凹透镜H密接的双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K，其中正月牙透镜A和正月牙透镜B之间的中心距离为1.748mm；正月牙透镜B和负月牙透镜C之间的中心距离为9.619mm；负月牙透镜C和双凹透镜D之间的边缘距离为3.07mm，双凸透镜E和双凸透镜F之间的中心距离为0.5mm，双凸透镜F和双凸透镜G之间的中心距离为0.597mm；双凹透镜H和双凸透镜 I紧密贴合；双凸透镜I和正月牙透镜J之间的中心距离为0.5mm；正月牙透镜J和双凹透镜K的边缘紧密贴合。
[0005] 进一步的，双凸透镜F和正月牙透镜J的材质为折射率大于1.9的玻璃。
[0006] 进一步的，所述正月牙透镜A的折射率大于1.85。
[0007] 进一步的，所述双凸透镜E的材质为具有反常色散的玻璃。
[0008] 进一步的，所述镜头还包括镜筒结构，所述镜筒结构包括沿光学入射方向依次设置的前镜筒、中镜筒和后镜筒，所述正月牙透镜A、正月牙透镜B和负月牙透镜C对应设置于前镜筒内，所述双胶合透镜组DE和双凸透镜F对应设置于中镜筒内，所述双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K对应设置于后镜筒中。
[0009] 进一步的，所述镜筒结构还包括套设于中镜筒和后镜头外圈的调焦机构，所述调焦机构包括布设在中镜筒外围并与后镜筒外螺纹连接的调焦镜筒，所述调焦镜筒经设于其外圈上钢珠与一调焦环配合连接，所述调焦环外圈的前部设有一被动传动齿，所述被动传动齿与布设在调焦镜筒外圈前部的调焦电机输出轴上的主动齿轮啮合，所述调焦环外圈上还设有梯形螺纹，并且经梯形螺纹与设于其外围的调焦座连接，所述调焦座的后部开有弧形导槽，所述弧形导槽内安设有一端连接在调焦镜筒上的导钉，所述调焦座后端还经连接法兰和连接螺钉与CCD 摄像机连接。
[0010] 进一步的，所述调焦环的后端上设有一圈用以预紧固定的调焦环压圈。
[0011] 进一步的，所述调焦电机的输出轴经一减速器与主动齿轮啮合。
[0012] 进一步的，所述减速器的减速比为5:1, 所述减速器的输出齿轮啮合圆直径为d1=30mm。
[0013] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：由上述镜片构成的光学系统达到了如下光学指标：
[0014] （1）焦距：f’=115mm；
[0015] （2）孔径f/1.03；
[0016] （3）靶面50mm*50mm；
[0017] （4）总长小于300mm；
[0018] （5）适用谱线范围：450nm 700nm；~
[0019] （6）重量小于12kg。
[0020] 通过调整光学系统中镜片之间的距离，从而在在保证足够通光量的同时，缩小了镜头整体的体积和重量。
附图说明
[0021] 下面结合附图对本发明专利进一步说明。
[0022] 图1为本发明实施例镜头光学系统示意图。
[0023] 图2为本发明实施例的镜头的镜筒机构的示意图。
[0024] 图3为本发明实施例的调焦结构的结构示意图。
[0025] 图3中：1-前镜筒；2-中镜筒；3-后镜筒；4-调焦机构；40-调焦镜筒；41-调焦电机；42-钢珠；43-调焦环；44-调焦座；45-调焦环压圈；46-导钉；47-连接法兰；48-连接盖。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
[0027] 如图1～3所示，本实施例的一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、负月牙透镜C、双凹透镜D与双凸透镜E密接的双胶合透镜组DE、双凸透镜F、双凸透镜G与双凹透镜H密接的双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K，其中正月牙透镜A和正月牙透镜B之间的中心距离为1.748mm；正月牙透镜B和负月牙透镜C之间的中心距离为9.619mm；负月牙透镜C和双凹透镜D之间的边缘距离为3.07mm，双凸透镜E和双凸透镜F之间的中心距离为0.5mm，双凸透镜F和双凸透镜G之间的中心距离为0.597mm；双凹透镜H和双凸透镜 I紧密贴合；双凸透镜I和正月牙透镜J之间的中心距离为0.5mm；正月牙透镜J和双凹透镜K的边缘紧密贴合。
[0028] 从上述可知，本发明的有益效果在于：通过调整光学系统中镜片之间的距离，从而在在保证足够通光量的同时，增大了视场角且缩小了镜头整体的体积和重量。其中表1为本发明提供的目标探测镜头光学系统的光学参数，如下所示：
[0029] 表1 目标探测镜头光学系统的光学参数
[0030]
[0031] 在表1中，曲率半径是指每个表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间的距离，举例说明，S1、S2是分别是正月牙透镜A远离和邻近正月牙透镜B的表面，S1的间距是指S1与S2表面之间的中心间距，其它依此类推。
[0032] 在本实施例中，所述双凸透镜F和正月牙透镜J的材质为折射率大于1.9的玻璃。
[0033] 在本实施例中，所述正月牙透镜A的折射率大于1.85。
[0034] 在本实施例中，所述双凸透镜E的材质为具有反常色散的玻璃。
[0035] 在本实施例中，所述镜头还包括镜筒结构，所述镜筒结构包括沿光学入射方向依次设置的前镜筒1、中镜筒2和后镜筒3，所述正月牙透镜A、正月牙透镜B和负月牙透镜C对应设置于前镜筒1内，所述双胶合透镜组DE和双凸透镜F对应设置于中镜筒2内，所述双胶合透镜组GH、双凸透镜I、正月牙透镜J和双凹透镜K对应设置于后镜筒3中。
[0036] 在本实施例中，所述镜筒结构还包括套设于中镜筒2和后镜头外圈的调焦机构4，所述调焦机构4包括布设在中镜筒2外围并与后镜筒3外螺纹连接的调焦镜筒40，所述调焦镜筒40经设于其外圈上钢珠42与一调焦环43配合连接，所述调焦环43外圈的前部设有一被动传动齿，所述被动传动齿与布设在调焦镜筒40外圈前部的调焦电机41输出轴上的主动齿轮啮合，所述调焦环43外圈上还设有梯形螺纹，并且经梯形螺纹与设于其外围的调焦座44连接，所述调焦座44的后部开有弧形导槽，所述弧形导槽内安设有一端连接在调焦镜筒40上的导钉46，所述调焦座44后端还依次经连接法兰47和连接盖48与CCD 摄像机连接。由于温度变化，镜头玻璃材料和镜筒的材料的热胀冷缩，使镜头的后截距发生变化。若没有采取措施，CCD靶面会离焦，导致图像质量下降，甚至使图像模糊不清，因此设计调焦机构4对温度效应进行补偿，如图3所示。
[0037] 镜头的调焦原理为：驱动调焦电机41输出轴上的主动齿轮旋转，主动齿轮与调焦环43外圈上的被动传动齿啮合，带动调焦环43旋转。调焦环43与调焦镜筒40之间设有钢球，用调焦压圈预紧固定，使调焦环43相对调焦镜筒40之间采用钢球滚动，以减小摩擦力。调焦环43通过梯形螺纹与调焦座44连接，并通过导钉46使调焦座44作轴上的直线运动。而调焦座44通过连接法兰47和连接盖48与CCD摄像机连接在一起。因此当调焦电机41作正反向旋转运动时，CCD摄像机在轴上作直线往返运动。从而移动摄像机靶面的位置，使CCD靶面的图像清晰，达到温度效应补偿的目的。
[0038] 在本实施例中，所述调焦环43的后端上设有一圈用以预紧固定的调焦环压圈45。
[0039] 在本实施例中，所述调焦电机41的输出轴经一减速器与主动齿轮啮合。
[0040] 在本实施例中，所述减速器的减速比为5:1, 所述减速器的输出齿轮啮合圆直径为d1=30mm。为了保证调焦精度，本发明中的调焦电机41采用42型步进电机，步距角为0.9°，保持转矩0.54Nm。调焦精度与步进电机的步长及调焦机构4的结构及精度有关，电机每步长为0.9度，减速比为5:1，该减速器的输出齿轮啮合圆为d1=30mm，调焦机构4的调焦环43啮合圆直径为148mm，调焦机构4导程为3mm，则每步长调焦机构4轴长移动距离△L=(电机步长/360°)×(1/5)×(30/148)×3=6.08×10-4mm，即每走70步才能达到1焦深0.01mm，因此调焦机构4满足调焦精度要求。
[0041] 为了保证摄像机靶面在调焦过程中稳定，调焦机构4必须满足自锁条件，因此，本发明采用丝杆（即调焦座44）与滑动螺母（调焦环43）的传动原理，当滑动螺母的螺纹升角小于或等于当量摩擦角P′时，此传动机构反向自锁。
[0042] ， ，式中：P′为当量摩擦角，f为摩擦系数（钢与青铜为0.08 0.1，取0.08），α为螺纹牙型角（选用梯形牙传动α=30℃），d为~
螺纹副的直径（取φ126mm），S为导程（取3mm）。因此， ，
，可见该传动机构满足自锁条件，从而实现自锁，调焦
机构4调焦过程中，摄像机靶面是稳定的。
[0043] 综上所述，本发明提供一种紧凑型广角高分辨率空间目标探测镜头，调焦精度高，缩小了镜头整体的体积和重量。
[0044] 上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
