一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统技术方案

一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器阴极面的前方，沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜、第一弯月正形透镜、双凹负透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、色差校正透镜组和第三弯月负形透镜。本实用新型专利技术提供一种用于微光电视成像系统的大视场、大相对孔径前置物镜光学系统，视场50°，相对孔径1:1.0；物镜T数≤1.2，光学长度≤55mm。有效提高了对微弱光线的聚光能力及系统的灵敏度，用于将微弱自然光（如星光、月光和大气辉光）照射下的目标成像在像增强器阴极面上。

A large relative aperture micro light television imaging pre objective lens optical system

A large relative aperture of LLL TV imaging front lens optical system, image intensifier cathode is arranged in the front, in turn along the direction of light propagation is arranged coaxially with the first negative meniscus lens, a first meniscus lens, biconcave conformal negative lens, the first positive biconvex lens and second positive biconvex lens and third positive biconvex lens, color correction the third lens group and a negative meniscus shaped lens. The utility model provides a method for LLL TV imaging system with large field of view and large relative aperture front lens optical system, field of view of 50 degrees, the relative aperture 1:1.0 lens; T number is less than or equal to 1.2, the optical length is less than or equal to 55mm. To effectively improve the focusing ability and system sensitivity to weak light, for weak natural light (such as starlight, moonlight and atmospheric glow) under the irradiation of the target imaging in image intensifier cathode.

【技术实现步骤摘要】
一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统
本技术属于微光电视成像系统
，具体涉及一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统。
技术介绍
微光电视成像系统是利用星光、月光和大气辉光由目标表面反射后经前置物镜聚焦于像增强器光阴极面，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。便于进行夜间观察。微光电视系统在军事领域起着举足轻重的地位，通过微光电视系统，前线战士可以在夜间清晰洞察到敌军的动静，而且可将视频传输到位于战线后方的指挥中心，指挥人员也可以清晰的了解到前线作战情况并根据情况的不同制定合理的应战措施，因此研究微光电视成像系统具有重要意义。微光电视成像系统的主要工作原理如图1所示，图中光线传播方向为左侧箭头方向，自然光由目标表面反射进入前置物镜11后聚焦成像在像增强器10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12将荧光屏的像耦合至CMOS/CCD成像探测器13上，然后在图像显示器14进行图像显示供人眼观察。中国期刊《兵工学报》在2014年8月出版的第35卷第8期1308～1312页刊登了张良、潘晓东发表的题为“采用塑料光学元件的微光夜视物镜设计”的论文。文中介绍了一种采用光学玻璃元件和光学塑料元件混合的微光夜视物镜，用于降低系统重量。该系统相对孔径为1/1.2，视场为40°。由于塑料元件的光学性能受温度影响较大，引入非球面用于实现系统无热化设计，非球面透镜的加工成本高，对系统的装配精度要求高。此外，该系统存在相对孔径小，系统像面照度低的缺陷。申请号为201510474928.8的中国专利申请公开了一种广角微光摄像镜头，该系统相对孔径为1/1.2，由于像增强器中心的光照度与前置物镜相对孔径的平方成正比，为使像面有足够的照度，需要大相对孔径的物镜。此外，该系统镜片数量较多，由11片透镜组成，因此系统透过率不高、对微弱光线的聚光能力不够，系统的灵敏度不高。申请号为201420804888.X的中国专利申请公开了一种用于微光夜视前置镜，该系统总长达285mm，光学系统长、体积大，在实际应用中难于满足微光电视成像系统的小型化、轻量化的要求。
技术实现思路
为了解决传统的微光电视成像前置物镜光学系统相对孔径小、聚光能力低的技术问题，本技术提供一种用于微光电视成像系统的大视场、大相对孔径前置物镜光学系统，用于将微弱自然光如星光、月光和大气辉光照射下的目标成像在像增强器上，能够有效提高微光电视成像系统对微弱光线的聚光能力及系统的灵敏度。为了实现上述目的，本技术采用的具体方案为：一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器的前方，沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜、第一弯月形正透镜、双凹负透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、色差校正透镜组和第二弯月形负透镜。所述色差校正透镜组由第四双凸正透镜与第二弯月形正透镜胶合而成；所述第一弯月形负透镜、第一弯月形正透镜均弯向像方，第二弯月形正透镜、第二弯月形负透镜均弯向物方。所述第四双凸正透镜满足条件：0.85≤f7/f≤0.95，Nd7>1.65，Vd7<50，其中f为光学系统总焦距、f7为第四双凸正透镜的有效焦距、Nd7为第四双凸正透镜材料的d线折射率、Vd7为第四双凸正透镜材料的d线阿贝常数；所述第二弯月形正透镜满足条件：3≤f8/f≤3.8，Nd8>1.85，Vd8<25，其中f为光学系统总焦距、f8为第二弯月形正透镜的有效焦距、Nd8为第二弯月形正透镜材料的d线折射率、Vd8为第二弯月形正透镜材料的d线阿贝常数。所述第一弯月形负透镜满足条件：-4.1≤f1/f≤-3.6，Nd1<1.55，Vd1>65，其中f为光学系统总焦距、f1为第一弯月形负透镜的有效焦距、Nd1为第一弯月形负透镜材料的d线折射率、Vd1为第一弯月形负透镜材料的d线阿贝常数。所述第一弯月形正透镜满足条件：2.3≤f2/f≤2.6，Nd2>1.85，Vd2<35，其中f为光学系统总焦距、f2为第一弯月形正透镜的有效焦距、Nd2为第一弯月形正透镜材料的d线折射率、Vd2为第一弯月形正透镜材料的d线阿贝常数。所述双凹负透镜满足条件：-0.8≤f3/f≤-0.6，Nd3>1.75，Vd3<30，其中f为光学系统总焦距、f3为双凹负透镜的有效焦距、Nd3为双凹负透镜材料的d线折射率、Vd3为双凹负透镜材料的d线阿贝常数。所述第一双凸正透镜满足条件：1≤f4/f≤1.3，Nd4>1.85，Vd4<35，其中f为光学系统总焦距、f4为第一双凸正透镜的有效焦距、Nd4为第一双凸正透镜材料的d线折射率、Vd4为第一双凸正透镜材料的d线阿贝常数。所述第二双凸正透镜满足条件：1.2≤f5/f≤1.4，Nd5>1.65，Vd5>50，其中f为光学系统总焦距、f5为第二双凸正透镜的有效焦距、Nd5为第二双凸正透镜材料的d线折射率、Vd5为第二双凸正透镜材料的d线阿贝常数；所述第三双凸正透镜满足条件：3≤f6/f≤3.5，Nd6<1.70，Vd6<55，其中f为光学系统总焦距、f6为第三双凸正透镜的有效焦距、Nd6为第三双凸正透镜材料的d线折射率、Vd6为第三双凸正透镜材料的d线阿贝常数。所述第二弯月形负透镜满足条件：-0.85≤f9/f≤-0.8，Nd9>1.85，Vd9<25，其中f为光学系统总焦距、f9为第二弯月形负透镜满的有效焦距、Nd9为第二弯月形负透镜满材料的d线折射率、Vd9为第二弯月形负透镜满材料的d线阿贝常数。所述第一弯月形正透镜与所述双凹负透镜之间于光轴上的距离为T23，所述第二双凸正透镜与所述第三双凸正透镜之间于光轴上的距离为T56，所述第二双凸正透镜于光轴上的厚度为CT5，满足以下条件：0.68≤T23+T56/CT5≤1.30。本技术的有益效果是：1、技术提供一种用于微光电视成像系统的大视场、大相对孔径前置物镜光学系统，相对孔径1:1.0；物镜T数≤1.2，有效提高了对微弱光线的聚光能力及系统的灵敏度。2、通过各透镜光焦度的合理分配、不同材料相互搭配，有效减小各种像差对系统的影响，本技术使用的透镜数量少，长度和体积小，光学长度≤55mm，从而实现微光电视成像系统的小型化和轻量化。3、系统各透镜的入射面和出射面全部采用球面，降低了镜片的加工难度，放宽了系统的误差容许值，有效降低系统装调难度，从而提高了系统装调效率，进而降低生产成本。4、系统最后一片镜片即靠近像增强器，设置有弯向物方的弯月形负透镜，有利于校正系统的匹兹万场曲、平衡整个物镜的畸变。此外，可有效消除由于增强器窗口玻璃的反射在像面产生鬼像。附图说明图1是微光电视成像系统原理框图；图2是本技术的光路图；图3是本技术的传递函数图；图4是本技术的场曲畸变图；图5是本技术的垂轴色差图；图6是本技术的球面像差曲线图。附图标记：1、第一弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器（10）的前方，其特征在于：沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜（1）、第一弯月形正透镜（2）、双凹负透镜（3）、第一双凸正透镜（4）、第二双凸正透镜（5）、第三双凸正透镜（6）、色差校正透镜组和第二弯月形负透镜（9）。

【技术特征摘要】
1.一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器（10）的前方，其特征在于：沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜（1）、第一弯月形正透镜（2）、双凹负透镜（3）、第一双凸正透镜（4）、第二双凸正透镜（5）、第三双凸正透镜（6）、色差校正透镜组和第二弯月形负透镜（9）。2.如权利要求1所述的一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，其特征在于：所述色差校正透镜组由第四双凸正透镜（7）与第二弯月形正透镜（8）胶合而成；所述第一弯月形负透镜（1）、第一弯月形正透镜（2）均弯向像方，第二弯月形正透镜（8）、第二弯月形负透镜（9）均弯向物方。3.如权利要求2所述的一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，其特征在于：所述第四双凸正透镜（7）满足条件：0.85≤f7/f≤0.95，Nd7>1.65，Vd7<50，其中f为光学系统总焦距、f7为第四双凸正透镜（7）的有效焦距、Nd7为第四双凸正透镜（7）材料的d线折射率、Vd7为第四双凸正透镜（7）材料的d线阿贝常数；所述第二弯月形正透镜（8）满足条件：3≤f8/f≤3.8，Nd8>1.85，Vd8<25，其中f为光学系统总焦距、f8为第二弯月形正透镜（8）的有效焦距、Nd8为第二弯月形正透镜（8）材料的d线折射率、Vd8为第二弯月形正透镜（8）材料的d线阿贝常数。4.如权利要求1所述的一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，其特征在于：所述第一弯月形负透镜（1）满足条件：-4.1≤f1/f≤-3.6，Nd1<1.55，Vd1>65，其中f为光学系统总焦距、f1为第一弯月形负透镜（1）的有效焦距、Nd1为第一弯月形负透镜（1）材料的d线折射率、Vd1为第一弯月形负透镜（1）材料的d线阿贝常数。5.如权利要求1所述的一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，其特征在于：所述第一弯月形正透镜（2）满足条件：2.3≤f2/f≤2.6，Nd2>1.85，Vd2<35，其中f为光学系统总焦距、f2为第一弯月形正透镜（2）的有效焦距、Nd2为第一弯月形正透镜（2）材料的d线折射率、Vd2为第一弯月形正透镜（2）材料的d线阿贝常数。6.如权利要求1所述的一种大相对孔径微光电视成像前...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海清，刘志广，王宗俐，丁利伟，谈大伟，卢延婷，
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