一种环境适应性强的光学系统技术方案

本发明专利技术属于光学镜头领域，涉及一种环境适应性强的光学系统，尤其涉及一种结构紧凑、小型化、成像质量好，适用于较为恶劣环境的大光圈定焦光学镜头。该镜头包括6片透镜，采用反摄远结构，透镜焦距符号分别为正负正负正负，该系统无复杂面型和胶合镜，大大降低了成本和加工难度。光学系统焦距32mm，相对孔径为1/2.8，视场不小于27度，畸变优于0.6％。由于焦距较长和相对孔径较大，该系统成像性能对于温度和气压较为敏感，本发明专利技术基于理论分析温度和气压变化对光学系统性能的影响，分配光焦度、有效匹配光学材料改变透镜形状实现全被动补偿。经光学软件仿真分析，实现在真空、常压和高低温条件下MTF≧0.4@90lp/mm，具有良好的成像性能，具有较高的环境适应性。

An optical system with strong environmental adaptability

The invention belongs to the field of optical lens, and relates to an optical system with strong environmental adaptability, in particular to a large aperture and fixed focus optical lens, which is compact, miniaturized, and has good imaging quality, which is suitable for harsh environments. The lens consists of 6 lenses, the inverse lens structure is used, and the focal length symbols of the lens are positive, negative, positive or negative. The system has no complex surface and glue lens, which greatly reduces the cost and processing difficulty. The focal length of the optical system is 32mm, the relative aperture is 1/2.8, the field of view is not less than 27 degrees, and the distortion is better than 0.6%. Due to the large relative aperture and long focal length, the imaging performance of the system is sensitive to temperature and pressure, the theoretical analysis of the impact of temperature and pressure on the performance of optical system based on optical power distribution, the effective matching of optical materials change the lens shape to achieve full compensation. Analysis by optical simulation software, realized in vacuum, atmospheric pressure and high temperature under the condition of MTF = 0.4@90lp/mm, has good imaging performance, has high adaptability to environment.

【技术实现步骤摘要】
一种环境适应性强的光学系统
本专利技术属于光学镜头领域，涉及一种环境适应性强的光学系统，尤其涉及一种结构紧凑、小型化、成像质量好，适用于较为恶劣环境的大光圈定焦光学镜头。
技术介绍
随着现代科学技术的不断发展，大部分摄像装置，尤其是应用在军事领域和空间的光学仪器，对其光学系统成像质量及环境适应性的要求越来越高，一般都要求其能适应较宽的环境气压和温度范围。环境影响主要考虑温度和气压对光学系统成像质量的改变。温度和气压的变化都会导致光学镜片的特性变化，引起像面偏离设计相面，使光学系统像点在探测器上形成弥散斑，直接导致像质恶化，分辨率降低。温度变化时玻璃材料的折射率和阿贝系数将会随之发生较大变化，加上镜片的热胀冷缩导致其几何尺寸(诸如曲率半径、厚度、外径和空气间隔等)发生变化；气压变化主要导致折射率和阿贝系数改变。环境适应性设计要求在极端环境条件下保证光学系统具有稳定的成像质量，目前主要有3种手段：光学被动式、机电主动式和机械被动式。机电主动式和机械被动式主要采用微电机、温度位置传感器和控制电路以及镜筒材料的匹配等非光学手段来补偿环境变化对光学系统的影响，但其结构复杂，可靠性差，且有滞后效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境适应性强的光学系统，其特征在于：包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜(1)、第二正透镜(2)、第一负透镜(3)、第三正透镜(4)、第四正透镜(5)和第二负透镜(6)；所述第一正透镜(1)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.3；所述第二正透镜(2)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于2；所述第一负透镜(3)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.1；所述第三正透镜(4)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.2；所述第四正透镜(5)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于4；所述第二负透镜(6)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于3。

【技术特征摘要】
1.一种环境适应性强的光学系统，其特征在于：包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜(1)、第二正透镜(2)、第一负透镜(3)、第三正透镜(4)、第四正透镜(5)和第二负透镜(6)；所述第一正透镜(1)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.3；所述第二正透镜(2)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于2；所述第一负透镜(3)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.1；所述第三正透镜(4)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.2；所述第四正透镜(5)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于4；所述第二负透镜(6)的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于3。2.根据权利要求1所述的一种环境适应性强的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜(1)、第二正透镜(2)、第一负透镜(3)、第三正透镜(4)、第四正透镜(5)和第二负透镜(6)均为球面镜。3.根据权利要求2所述的一种环境适应性强的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜(1)的材料为H-LAK3；所述第二正透镜(2)和第三正透镜(4)的材料均为H-LAK53A；所述第一负透镜(3)和第四正透镜(5)的材料均为H-ZF52A；所述第二负透镜(6)的材料为H-ZF1。4.根据权利要求3所述的一种环境适应性强的光学系统，其特征在于：所述第一正透镜(1)的通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯胜，杨小君，赵华龙，康伟，朱文宇，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61