具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A‑0、可变光阑B‑0、后镜组C‑0，所述前镜组A‑0依次设置的第一正月牙透镜A‑1、第一负月牙透镜A‑2和第二正月牙透镜A‑3，所述第一负月牙透镜A‑2和第二正月牙透镜A‑3组成第一胶合片；所述后镜组C‑0包括依次设置的第一双凹透镜C‑1、第一双凸透镜C‑2、第二双凸透镜C‑3、第二双凹透镜C‑4、第三正月牙透镜C‑5、第三双凹透镜C‑6、第三双凸透镜C‑7、第一平凹透镜C‑8；本发明专利技术的光学系统相对孔径大，因此具有通光量大的特点；焦距较长，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统的结构紧凑，具有总长短的优点。

Compact medium and long focus optical system with large relative aperture and its working method

【技术实现步骤摘要】
具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法
本专利技术涉及一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法。
技术介绍
在机载光电平台上使用的光学成像系统，为了能够实现远距离目标探测同时要获得高的分辨率，要求光学系统具有长的焦距；为了保证光学系统在侦察任务过程中出现的低照度环境下仍能清晰成像，要求光学系统同时具有大的相对孔径。长焦距与大相对孔径给光学系统的像差校正带来了困难，而且光学系统的长度尺寸也难以做短，因而限制了其在机载光电平台上的使用。随着高空侦察要求的提高，机载光电平台使用的光学成像系统逐渐向高分辨率、大相对孔径、小型化等方向发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供了一种有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法，光学系统相对孔径1/1.2，具有通光量大的特点且可调节系统进光量，具有100mm中长焦距，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统的总长短，有小型化的优势。本专利技术的技术方案是：一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。进一步的，沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。进一步的，所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1.6，v≥68，其中n为折射率，v为阿贝数。进一步的，所述可变光阑B-0为圆形孔径光阑，光阑调节可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，相对孔径大，在低照度环境下也能清晰成像。进一步的，所述后镜组C-0中的第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、以及由第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成的第四胶合片为可移动组，通过该移动组的前后移动可实现光学系统4m~∞物距范围内均清晰成像。进一步的，所述前镜组A-0和后镜组C-0组成的中长焦光学系统满足条件：TTL≤1.7f’，其中TTL为光学系统总长，f’为光学系统焦距。本专利技术提供的另一种技术方案是，一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统的工作方法，包括所述的紧凑型中长焦光学系统：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A-0、可变光阑B-0以及后镜组C-0后进行成像，当光线经过前镜组A-0时，高折射率的第一正月牙透镜A-1将入射光迅速会聚至第一胶合片，光线经过第一胶合片后，球差、色差等像差得到了部分校正；当光线经过后镜组C-0时，第二胶合组及第三胶合组再次将光线会聚并进一步校正了球差和色差，第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6以及第四胶合片进一步将光线会聚至像面，并完成了整个光学系统的像差校正；使整个光学系统具有大相对孔径，即通光量大且可调，光学系统具有较长焦距，但同时总长短。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的光学系统相对孔径达1/1.2，具有通光量大的特点，同时可调节光学系统的进光量；具有100mm中长焦距，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统结构紧凑、总长短，具有小型化的优点。为使得本专利技术的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的可见光下MTF的值；图3为本专利技术实施例的场曲图；图4为本专利技术实施例的畸变图；图5为本专利技术实施例的相对照度图。具体实施方式如图1~5所示，一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。本实施例中，沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。本实施例中，所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1.6，v≥68，其中n为折射率，v为阿贝数。本实施例中，所述可变光阑B-0为圆形孔径光阑，光阑调节可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，相对孔径大，在低照度环境下也能清晰成像。可变光阑为圆形孔径光阑，大小可调节，对应可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，最大相对孔径达1.2，具有通光量大的特点，在低照度环境下也能正常清晰成像。本实施例中，所述后镜组C-0中的第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、以及由第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成的第四胶合片为可移动组，通过该移动组的前后移动可实现光学系统4m~∞物距范围内均清晰成像。保持光学系统总长不变的前提下，通过调焦组的前后移动可实现后镜组C-0在4m~∞物距范围内都能够清晰成像。本实施例中，所述前镜组A-0和后镜组C-0组成的中长焦光学系统满足条件：TTL≤1.7f’，其中TTL为光学系统总长，f’为光学系统焦距。表1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。


2.根据权利要求1所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。


3.根据权利要求2所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1....

【专利技术属性】
技术研发人员：王芬，屈立辉，陈秀秀，石姣姣，
申请(专利权)人：福建福光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35