一种微光电视成像中继耦合光学系统技术方案

技术编号:16635728 阅读:26 留言:0更新日期:2017-11-25 23:30
针对现有技术中的中继耦合系统结构复杂、透镜数量多,等技术问题,本实用新型专利技术提供一种微光电视成像中继耦合光学系统,其技术方案是:所述的前会聚透镜组包括从光线入射方向依次同轴设置的双凸正透镜I、负月牙形透镜、正月牙形透镜I和双凸正透镜II;所述的后会聚透镜组包括从光线入射方向依次同轴设置的双凹负透镜、双凸正透镜III、正月牙形透镜II、双凸正透镜IV和正月牙形透镜III。本实用新型专利技术采用双高斯结构经过失对称变形和复杂化改进的由九片透镜组成的光学结构,有利于像差校正、减小系统畸变、实现大相对孔径,提高系统耦合效率。采用准像方远心光路设计,使全视场内的图像亮度更为均衡有效提高了像面照度的均匀性。

An imaging relay coupling optical system for low light level television

According to the structure of the coupling system relay in the prior art, the complex lens number, and other technical problems, the utility model provides a LLL TV imaging relay optical system, the technical scheme is that: the front converging lens from the incident direction coaxially arranged positive biconvex lens and negative lens, crescent I the tooth shaped lens and I positive biconvex lens II; after the converging lens group including negative biconcave lens, convex set coaxially from the incident direction is III, the tooth shaped lens lens, IV and II positive biconvex lens is a crescent shaped lens III. The double Gauss structure adopts an optical structure composed of nine lenses through asymmetric deformation and complication, which is beneficial to aberration correction, reducing system distortion, realizing large relative aperture, and improving the coupling efficiency of the system. Using quasi square telecentric optical path design, the image brightness in the whole field of view is more balanced, and the uniformity of image illumination is improved effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种微光电视成像中继耦合光学系统
本技术涉及微光电视成像系统,尤其涉及一种微光电视成像中继耦合光学系统。
技术介绍
微光电视成像系统是进行夜间观察的一种夜视器材,是利用图像增强器件对暗弱目标光辐射信号进行增强放大后成像的技术,适合在夜间进行侦察、瞄准、车辆驾驶、光电火控和其它战场作业。先进的夜视器材是部队取得夜战胜利必不可少的技术手段,有利于夜间战场隐蔽机动或提前发现敌方目标,会使自身处于先发制人的地位。微光电视成像系统的研发一直受到各发达国家的高度关注和支持,发展也异常迅速。微光电视成像系统的主要工作原理如图1所示,自然光由目标表面反射进入光学系统物镜a后聚焦成像在像增强器b的阴极面上,通过像增强器进行信号的增强放大,在像增强器的荧光屏上成像,再由中继耦合光学系统c将增强器荧光屏的像耦合至CMOS/CCD成像探测器d,然后在视频显示器e进行图像显示用于人眼观察。增强器荧光屏的像与CMOS/CCD成像探测器之间的耦合分为光纤耦合和中继透镜耦合两种。其中,光纤耦合体积较小、适用于便携式、头戴式微光成像系统。利用光纤进行耦合时需要使用带光纤输入窗的CMOS/CCD,而目前市场上此类成像探测器均带有窗口保护玻璃。拆除成像探测器原有窗口保护玻璃的工艺复杂,技术难度大。中继透镜耦合是利用光学镜头来实现传像,其优点是调焦容易、成像清晰、技术成熟度高、成本低、应用广泛。申请号为201310143334.X的中国专利申请公开了一种用于微光探测的光学耦合系统,该系统总长达285mm,光学系统太长,不利于实现微光电视成像系统的小型化、轻量化。此外,由于其结构复杂、透镜数量多,导致中继透镜透过率低,耦合效率不高。
技术实现思路
针对现有技术中的中继耦合系统结构复杂、透镜数量多,而导致的中继透镜透过率低、耦合效率低等技术问题,本技术提供一种微光电视成像中继耦合光学系统,用于微光电视成像系统的中继透镜耦合,实现了像增强器和成像探测器之间的图像传输的功能。所述的一种微光电视成像中继耦合光学系统,包括位于光阑前方的用于收集像增强器荧光屏发出光线的前会聚透镜组和位于光阑后方的用于会聚成像的后会聚透镜组,将来自像增强器荧光屏的光线成像在CMOS/CCD成像探测器焦平面上,其技术方案是:所述的前会聚透镜组包括从光线入射方向依次同轴设置的双凸正透镜I、负月牙形透镜、正月牙形透镜I和双凸正透镜II;所述的后会聚透镜组包括从光线入射方向依次同轴设置的双凹负透镜、双凸正透镜III、正月牙形透镜II、双凸正透镜IV和正月牙形透镜III;其中,正月牙形透镜I与双凸正透镜II胶合在一起组成胶合透镜组I;双凹负透镜与双凸正透镜III胶合在一起组成胶合透镜组II,以及正月牙形透镜II与双凸正透镜IV胶合在一起组成胶合透镜组III。进一步的,所述的胶合透镜组II满足以下条件:12≤fII/f≤13.5,f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、fII为胶合透镜组II的组合焦距。所述的胶合透镜组III满足以下条件:2.4≤fIII/f≤3.5,f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、fIII为胶合透镜组III的组合焦距。进一步的,所述的前会聚透镜组满足以下条件:3.8≤f100/f≤7.0,f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f100为前会聚透镜组的组合焦距。进一步的,所述的双凸正透镜I满足以下条件:3≤f2/f≤4.5,Nd>1.85,Vd<35,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f2为双凸正透镜I的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的负月牙形透镜满足以下条件:-1.3≤f3/f≤-1.0,Nd<1.75,Vd>40,f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f3为负月牙形透镜的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的正月牙形透镜I满足以下条件:3.85≤f4/f≤4.6,Nd<1.50,Vd>70,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f4为正月牙形透镜I的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的双凸正透镜II满足以下条件:3≤f5/f≤3.4,Nd>1.85,Vd<40,其中,f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f5为双凸正透镜II的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数。进一步的,所述的负月牙形透镜与胶合透镜组I满足以下条件:0.10≤d12/l≤0.20,其中d12为负月牙形透镜与胶合透镜组I中的正月牙形透镜I的间隔,l为像增强器荧光屏与CMOS/CCD成像探测器焦平面的中心距离。进一步的,所述的后会聚透镜组满足以下条件:1.1≤f101/f≤1.4,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f101为后会聚透镜组的组合焦距。进一步的,所述的双凹负透镜满足以下条件:-3.85≤f7/f≤-2.8,Nd>1.85,Vd<25,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f7为双凹负透镜的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的双凸正透镜III满足以下条件:3.2≤f8/f≤4.5,Nd>1.62,Vd>50,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f8为双凸正透镜III的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的正月牙形透镜II满足以下条件:5.3≤f9/f≤6.9,Nd>1.75,Vd<35,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f9为正月牙形透镜II的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的双凸正透镜IV满足以下条件:4.3≤f10/f≤5.1,Nd>1.85,Vd<40,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f10为双凸正透镜IV的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的正月牙形透镜III满足以下条件:2.3≤f11/f≤3.4,Nd>1.85,Vd<40,其中f为前会聚透镜组与后会聚透镜组构成的中继耦合光学系统的总焦距、f11为正月牙形透镜III的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数。优选的,所述的像增强器荧光屏与双凸正透镜I的距离为10mm,正月牙形透镜III与CMOS/CCD成像探测器焦平面的距离为6.13mm。优选的,所述的正月牙形透镜I选用低色散的冕牌玻璃;所述的双凸正透镜II所用材料选用高色散的火石玻璃。优选的,所述的双凹负透镜选用高色散的火石玻璃;所述的双凸正透镜III所用材料选用低色散的冕牌玻璃。本技术的有益效果是:本技术采用双高斯结构经过失对称变形和复杂化改进的由九片透镜组成的光学结构,有利于像差校正、本文档来自技高网
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一种微光电视成像中继耦合光学系统

【技术保护点】
一种微光电视成像中继耦合光学系统,包括位于光阑(6)前方的用于收集像增强器荧光屏(1)发出光线的前会聚透镜组(100)和位于光阑(6)后方的用于会聚成像的后会聚透镜组(101),将来自像增强器荧光屏(1)的光线成像在CMOS/CCD成像探测器焦平面(12)上,其特征是:所述的前会聚透镜组(100)包括从光线入射方向依次同轴设置的双凸正透镜I(2)、负月牙形透镜(3)、正月牙形透镜I(4)和双凸正透镜II(5);所述的后会聚透镜组(101)包括从光线入射方向依次同轴设置的双凹负透镜(7)、双凸正透镜III(8)、正月牙形透镜II(9)、双凸正透镜IV(10)和正月牙形透镜III(11);其中,正月牙形透镜I(4)与双凸正透镜II(5)胶合在一起组成胶合透镜组I;双凹负透镜(7)与双凸正透镜III(8)胶合在一起组成胶合透镜组II,以及正月牙形透镜II(9)与双凸正透镜IV(10)胶合在一起组成胶合透镜组III。

【技术特征摘要】
1.一种微光电视成像中继耦合光学系统,包括位于光阑(6)前方的用于收集像增强器荧光屏(1)发出光线的前会聚透镜组(100)和位于光阑(6)后方的用于会聚成像的后会聚透镜组(101),将来自像增强器荧光屏(1)的光线成像在CMOS/CCD成像探测器焦平面(12)上,其特征是:所述的前会聚透镜组(100)包括从光线入射方向依次同轴设置的双凸正透镜I(2)、负月牙形透镜(3)、正月牙形透镜I(4)和双凸正透镜II(5);所述的后会聚透镜组(101)包括从光线入射方向依次同轴设置的双凹负透镜(7)、双凸正透镜III(8)、正月牙形透镜II(9)、双凸正透镜IV(10)和正月牙形透镜III(11);其中,正月牙形透镜I(4)与双凸正透镜II(5)胶合在一起组成胶合透镜组I;双凹负透镜(7)与双凸正透镜III(8)胶合在一起组成胶合透镜组II,以及正月牙形透镜II(9)与双凸正透镜IV(10)胶合在一起组成胶合透镜组III。2.根据权利要求1所述的一种微光电视成像中继耦合光学系统,其特征是:所述的胶合透镜组II满足以下条件:12≤fII/f≤13.5,f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、fII为胶合透镜组II的组合焦距;所述的胶合透镜组III满足以下条件:2.4≤fIII/f≤3.5,f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、fIII为胶合透镜组III的组合焦距。3.根据权利要求1所述的一种微光电视成像中继耦合光学系统,其特征是:所述的前会聚透镜组(100)满足以下条件:3.8≤f100/f≤7.0,f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、f100为前会聚透镜组(100)的组合焦距。4.根据权利要求1所述的一种微光电视成像中继耦合光学系统,其特征是:所述的双凸正透镜I(2)满足以下条件:3≤f2/f≤4.5,Nd>1.85,Vd<35,其中f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、f2为双凸正透镜I(2)的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的负月牙形透镜(3)满足以下条件:-1.3≤f3/f≤-1.0,Nd<1.75,Vd>40,f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、f3为负月牙形透镜(3)的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的正月牙形透镜I(4)满足以下条件:3.85≤f4/f≤4.6,Nd<1.50,Vd>70,其中f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、f4为正月牙形透镜I(4)的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd为透镜材料的d线阿贝常数;所述的双凸正透镜II(5)满足以下条件:3≤f5/f≤3.4,Nd>1.85,Vd<40,其中,f为前会聚透镜组(100)与后会聚透镜组(101)构成的中继耦合光学系统的总焦距、f5为双凸正透镜II(5)的有效焦距、Nd为透镜材料d线的折射率、Vd...

【专利技术属性】
技术研发人员:吉书鹏吴海清刘志广谈大伟丁利伟
申请(专利权)人:凯迈洛阳测控有限公司
类型:新型
国别省市:河南,41

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