一种小F数空间碎片广域探测光学系统的制作方法

技术特征：
1.一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的第一负透镜(1)、第一正透镜(2)、第二负透镜(3)、第二正透镜(4)、孔径光阑(10)、第三正透镜(5)、第四正透镜(6)、第三负透镜(7)、第五正透镜(8)、第四负透镜(9)，其中第三负透镜(7)有一表面为高次非球面，第四负透镜(6)有一表面为二次曲面；第一负透镜(1)的材料为silica，厚度为19mm～25.7mm；第一正透镜(2)的材料折射率为1.51～1.77，厚度为31mm～36mm，第一正透镜(2)的前表面到第一负透镜(1)后表面的间隔为1.55mm～5.65mm；第二负透镜(3)的材料折射率为1.617～1.753，厚度为13mm～18.3mm，第二负透镜(3)前表面到第一正透镜(2)后表面的间隔为8mm～11mm；第二正透镜(4)的材料折射率为1.45～1.585，厚度为31mm～45mm，第二正透镜(4)前表面到第二负透镜(3)后表面的间隔为1.3mm～3.8mm；孔径光阑(10)到第二正透镜(4)的后表面间隔为1mm～2.5mm；第三正透镜(5)的材料折射率为1.65～1.78，厚度为31mm～47mm，第三正透镜(5)前表面到孔径光阑(10)的间隔为0.5mm～1.8mm；第四正透镜(6)的材料折射率为1.41～1.64，厚度为43mm～48mm，第四正透镜(6)前表面到第三正透镜(5)后表面的间隔为1.2mm～7.3mm；第三负透镜(7)的材料折射率为1.53～1.79，厚度为9.9mm～16mm，第三负透镜(7)前表面到第四正透镜(6)后表面的间隔为30mm～45.2mm；第五正透镜(8)的材料折射率为1.40～1.55，厚度为42.5mm～48mm，第五正透镜(8)前表面到第三负透镜(7)后表面的间隔为1.1mm～5.5mm；第四负透镜(9)的材料折射率为1.51～1.72，厚度为6.5mm～8.1mm，第四负透镜(9)前表面到第五正透镜(8)后表面的间隔为61mm～75mm，第四负透镜(9)后表面到探测器像面(11)距离为4.5mm～9mm。2.根据权利要求1所述的一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，所述第一负透镜(1)的焦距f1与系统焦距f关系为：
‑
2.3f<f1<
‑
1.1f；第一正透镜(2)其焦距f2与系统焦距f的关系为：1.3f<f2<1.85f；第二负透镜(3)其焦距f3与系统焦距f的关系为：
‑
1.75f<f3<
‑
1.48f；第二正透镜(4)其焦距f4与系统焦距f的关系为：2.12f<f4<2.55f；第三正透镜(5)其焦距f5与系统焦距f的关系为：2.73f<f5<2.87f；第四正透镜(6)其焦距f6与系统焦距f的关系为：1.65f<f6<1.85f；第三负透镜(7)其焦距f7与系统焦距f的关系为：
‑
1.5f<f7<
‑
1.1f；第五正透镜(8)其焦距f8与系统焦距f的关系为：0.99f<f8<1.22f；第四负透镜(9)其焦距f9与系统焦距f的关系为：
‑
1.1f<f8<
‑
0.61f。3.根据权利要求1所述的一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，所述第一负透镜(1)的前后表面的曲率半径r1、r2分别为：
‑
1.2f<r1<0.92f和6f<r2<8.3f；所述第一正透镜(2)前后表面的曲率半径r3、r4分别为：1.95f<r3<2.38f和
‑
2.37f<r4<
‑
2.11f；所述第二负透镜(3)前后表面的曲率半径r5、r6分别为：
‑
1.95f<r5<
‑
1.68f和1.87f<r6<2.91f；
所述第二正透镜(4)前后表面的曲率半径r7、r8分别为：1.73f<r7<1.92f和
‑
2.25f<r8<
‑
1.88f；所述第三正透镜(5)前后表面的曲率半径r9、r
10
分别为：0.73f<r9<0.92f和1.99f<r
10
<2.42f；所述第四正透镜(6)前后表面的曲率半径r
11
、r
12
分别为：0.65f<r
11
<0.85f和6.55f<r
12
<7.88f；所述第三负透镜(7)前后表面的曲率半径r
13
、r
14
分别为：
‑
3.8f<r
13
<
‑
3.25f和1.05f<r
14
<1.71f；所述第五正透镜(8)前后表面的曲率半径r
15
、r
16
分别为：0.49f<r
15
<0.57f和
‑
2.85f<r
16
<
‑
2.41f；所述第四负透镜(9)前后表面的曲率半径r
17
、r
18
分别为：
‑
0.42f<r
17
<
‑
0.35f和
‑
9.2f<r
18
<
‑
8.35f。4.根据权利要求1所述的一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，所述第三负透镜(7)的后表面为高次非球面，表达式如下：其中k＝4.276，a＝
‑
1.764e
‑
007，b＝6.193e
‑
012，c＝2.738e
‑
016上式中，z为不同口径下非球面矢高，c为非球面曲率，k为非球面口径，r为透镜半径，a、b、c为高次非球面高次项的系数。5.根据权利要求1所述的一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，所述第四负透镜(9)的前表面为二次曲面，表达式如下：其中k＝
‑
0.3074，z为不同口径下非球面矢高，c为非球面曲率，k为非球面口径，r为透镜半径。6.根据权利要求1所述的一种小f数空间碎片广域探测光学系统，其特征在于，所述光学系统各透镜的焦距与其对应的折射率满足下列关系式：其中f
i
为各个透镜的焦距，n
i
为各个透镜的折射率。

技术总结
本发明公开了一种小F数空间碎片广域探测光学系统，该光学系统采用九片式透镜结构，包括第一负透镜，沿第一负透镜的光传播方向，在同一光轴上依次设置有第一正透镜、第二负透镜、第二正透镜、孔径光阑、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜、第五正透镜、第四负透镜。通过优化各个透镜的参数，使得本发明的的光学系统，校正了场曲及色差，减轻了系统的重量，使得系统全视场内弥散斑直径变化小，弥散斑分布均匀，系统畸变小。系统畸变小。系统畸变小。


技术研发人员：庞志海 贺天兵 雷广智 叶径 初昶波 刘罡
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2021.05.31
技术公布日：2021/9/27