一种长焦距大相对孔径变焦距光学系统技术方案

本发明专利科技涉及一种长焦距大相对厚度变光圈光学系统，工作于中波红大、可观测距离大、相对厚度大、能量利用率高、适用波段范围宽、色差小、畸变小、像面亮度分布均匀，成像画质优。

全部详尽技术资料下载

【技术实现方法摘要】

本专利科技涉及一种变焦距光学成像系统，特别涉及一种采用同轴透射结构的、工作于中波红外波段的焦段距、大相对厚度变光圈光学成像系统。

技术介绍

变焦距光学成像系统，在不改变光学系统位置的前提下，可推动对不同距离处的目标物成像，能有效提升侦测识别精度。克服了传统的焦段系统由于光圈长、相对厚度大等要求产生系统重量庞大，进而无法借助移动平台推动不同距离成像的困难。自美国数学家于1834年首次强调变焦的概念，至今已有150多年的演进历史。目前，变焦距光学成像技术已得到了多方面的关注和应用，从较早的应用于电影摄影物镜的设计，到当前世界各国研究热点的成像光谱仪前置物镜的设计等，这些设计大多涉及可见光、可见近红的逐步扩展，对红为30 150mm,最长焦段仅为150mm。文献还报导了一种变焦距光学系统(应用光学，2006年，第27卷第I期)，变焦范围13 275mm，虽然光圈端接近300mm，但其平台中运用了三个非球面，大大增加了平台加工难度和生产费用，且系统工作波段范围小，仅3. 7 4. Sm。无法满足远摄距、大相对孔径的中波红外变焦距成像光学系统。

技术推动策略

本专利科技的目的在于消除现有技术存在的不足，提供一种适用波段宽(中波红分别为I. 2彡f’ n彡I. 4、-2. 3彡f’ 12彡-2. I和2· 6 < f，13< 2· 8 ;所述变倍组长焦距和短焦距的区别，沿光线入射方向，依次为一块负透镜(21)和一块正透镜(22);各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’ 21、f’ 22，对应值范围分别为-O. 4彡f’21 ( -O. 2和O. 15 ( f’22 ( O. 3 ;所述变倍组的正透镜(22)，其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方和八次方项，分别为e2224、e2226和e2228，取值范围为3.8E_8 ^ e2224 ^ 4. 3E_8, _9. 80E_14 ^ e2226 ^ _9. 3E_14,0. 7E_17 ^ e2228 ^ I. 2E_17 ；所述补偿组，沿光线入射方向，依次为一块负透镜(31)和一块正透镜(32);各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’ 31、f’ 32，对应值范围分别为-O. 7 彡 r 31 ( -O. 5 和 O. I 彡 f’ 32 彡 O. 3 ;所述后固定组，沿光线入射方向，依次为一块第一正透镜(41)和一块第二正透镜(42);各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’ 41和f’ 42 ;所述后固定组的第二正透镜(42)，其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方、八次方和十次方项，分别为e4224、e4226、e422i^P e42210,取值范围分别为-I. 2E-6 ( e4224 ( -O. 7E_6，_2· 5E_10 ^ e4226 ^ _2. OE-IO，3. 5Ε_13 ^ e4228 ^ 4. 0Ε_13，_2· 5Ε_16 ^ e42210 ^ _2· 0Ε_16 0所述前固定组的第一正透镜(11)、负透镜(12)和第二正透镜(13)的折射率依次对应为ηη、η12和η13 ;所述变倍组的负透镜(21)和正透镜(22)的折射率依次对应为n21和n22 ;所述补偿组的负透镜(31)和正透镜(32)的折射率依次对应为n31和n32 ;所述后固定组的第一正透镜(41)和第二正透镜(42)的折射率依次对应为n41和n42 ;它们对应的取值范围分别为 3. 60 ( nn ( 4. 15,2. 21 ( n12 ( 2. 76,2. 32 ( n13 ( 2. 87,3. 70 ( n21 ( 4. 25、3. 83 ( n22 ( 4. 18,2. 30 ( n31 ( 2. 75,3. 50 ( n32 ( 4. 15,2. 31 ( n41 ( 2. 56 和3. 62 ^ n42 < 4. 17。

本专利科技所述的一种长焦距大相对厚度变光圈成像光学系统，它为3倍连续变光圈光学成像系统，焦距变化范围为IOOmm 300mm ;它的光学筒长小于450mm。与现有技术相比，本专利科技的特征在于I、采用同轴透射二次成像结构，具有适用波段宽、焦距长、相对厚度大、非球面数少、制造成本低的缺点。2、利用平面反射镜进行光路转折，有效降低系统杂散光和形状尺寸。3、本专利技术涉及的焦段距、大相对厚度变光圈光学成像系统，具有宽波段消色差好、像散小、畸变小的特征。附图说明图I是本专利科技实施例提供的焦段距大相对厚度变光圈光学成像系统的构架示意(成像光路)图；图2是本专利科技推进例提供的焦段距大相对厚度变光圈光学成像系统分别在短焦、中焦和相机三个位置处像面的光线追迹点列图；图3是本专利科技实施例提供的焦段距大相对·孔径变光圈光学成像系统分别在短焦、中焦和相机三个位置处的能量集中度曲线；图4是本专利科技推进例提供的焦段距大相对厚度变光圈光学成像系统分别在短焦、中焦和相机三个位置处的畸变曲线；图5是本专利技术实施例提供的焦段距大相对厚度变光圈光学成像系统分别在短焦、中焦和相机三个位置处的像面相对照度曲线；图6是本专利技术实施例提供的焦段距大相对厚度变光圈光学成像系统分别在短焦、中焦和相机三个位置处的调制传递函数曲线。

图中11、前固定组的第一正透镜；12、前固定组的负透镜；13、前固定组的第二正透镜；21、变倍组的负透镜；22、变倍组的正透镜；31、补偿组的负透镜；32、补偿组的正透镜；41、后固定组的第一正透镜；42、后固定组的第二正透镜；5、平面反射镜；6、中间一次成像位置；7、变焦距系统的像平面。具体实施例模式上面结合附图和推进例对专利科技的施行细则作进一步的

【技术保护点】

一种长焦距大相对厚度变光圈光学成像系统，其特点在于：它为透射式光学平台，工作在中波红分别为1.2≤f’11≤1.4、？2.3≤f’12≤？2.1和2.6≤f’13≤2.8；所述变倍组，沿光线入射方向，依次为一块负透镜（21）和一块正透镜（22）；各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’21、f’22，对应值范围分别为？0.4≤f’21≤？0.2和0.15≤f’22≤0.3；所述变倍组的正透镜（22），其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方和八次方项，分别为e2224、e2226和e2228，取值范围为3.8E？8≤e2224≤4.3E？8，？9.80E？14≤e2226≤？9.3E？14，0.7E？17≤e2228≤1.2E？17；所述补偿组，沿光线入射方向，依次为一块负透镜（31）和一块正透镜（32）；各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’31、f’32，对应值范围分别为？0.7≤f’31≤？0.5和0.1≤f’32≤0.3；所述后固定组，沿光线入射方向，依次为一块第一正透镜（41）和一块第二正透镜（42）；各透镜相对于变光圈成像光学系统相机距的归一化焦距依次对应为f’41和f’42；所述后固定组的第二正透镜（42），其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方、八次方和十次方项，分别为e4224、e4226、e4228和e42210，取值范围分别为？1.2E？6≤e4224≤？0.7E？6，？2.5E？10≤e4226≤？2.0E？10，3.5E？13≤e4228≤4.0E？13，？2.5E？16≤e42210≤？2.0E？16。

【技术特点摘要】

【专利科技属性】

技术开发人员：季轶群，石荣宝，贺虎成，

申请(专利权)人：苏州大学，

类型：发明

国别省市：

全部具体技术资料下载 我是这个专利的主人

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-120466-1.html