超短焦距广角CID电视镜头的设计、制造与检测

　　1　一个难做的小镜头

　　大约10年前,一位科技人员和薛鸣球院士谈起一个小镜头。这个小镜头焦距特别的短、视场特别的大。加拿大人自己做得不理想。那么,这个小镜头难在什么地方呢?焦距短,视场自然大,这不足为难。加拿大人没有做好的问题是镜头的弥散圆过大。因此,才请薛鸣球院士帮助解决这一难题。当然,也有生意上的因素,中国人做的镜头物美价廉,岂不更好。

　　这个小镜头的光学设计确有难度,首先要保证解决加拿大人没有做好的项目,即要保证艾利圆小于φ25μm。由于与CCD接收器耦合的结构要求,焦距为5·7 mm的小镜头要有大于4 mm的后工作距离,这也不是一件轻而易举的事。

　　下面是这个小镜头的技术指标:

　　工作波长:　　　λ=820 nm

　　焦距:f′=5·71±0·01 mm

　　后截距:l′>4 mm

　　视场: 2ω>88°

　　相对孔径:D/f′=1∶5·6

　　弥散圆直径:φ≤25μm

　　(视场中心φ0≈10μm)

　　畸变:DT′<10%

　　(0·7视场D′T0.7ω≤5%)

　　透过率:τ820≥88%

　　2　镜头的设计、加工和装校

　　2·1　光学设计

　　镜头的全部镜片选用的是普通玻璃,完全达到合同要求的技术指标。

　　2·2　结构设计与加工

　　由于镜头体积小,选用优质合金铝为镜壳,用适宜的公差配合和精良的加工精度来保证镜片间的间隔和同心度。

　　2·3　装　校

　　镜头的装校采用选配方案,若有星点或近轴焦距不理想的情况,则可更换对像质贡献灵敏的镜片,直至满意为止。

　　3　检测策划

　　设计了五道关口,依次把关,以期达到既保证质量,又不走回头路。

　　第一关是星点检验。采用近距共轭方案,要求中心星点小而圆、两侧对称,且艾利圆小于φ25μm。达不到指标者绝不放过。其布局参见图1。

　　第二关是近轴焦距。测量时用λ=656·3 nm,f′=5·67±0·01 mm。

　　第三关是畸变。要求畸变单调变化。测量采用精密测角法,与焦距测量一并进行。控制要点是近轴焦距与0·7视场畸变都要合格。同时,测出视场角。其布局参见图2。

　　第四关是后截距。随后在物方测量入瞳直径。

　　第五关是透过率。采用附加透镜法,以小镜头为目镜,薄单透镜做物镜扩束成无焦的望远系统。

　　检测须过“五关”夺“七寨”,达不到指标者必须返工或判废。