一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统，该光学系统由沿光轴从物方到像方依次设置的平凹透镜G1、双凸透镜G2、双凹透镜G3、负光焦度弯月形透镜G4、双凸透镜G5、光阑、负光焦度弯月形透镜G6、双凸透镜G7、负光焦度弯月形透镜G8和双凸透镜G9组成；所述负光焦度弯月形透镜G6与双凸透镜G7构成胶合透镜；除了平凹透镜G1前表面为平面以外，其它透镜表面均为球面；负光焦度弯月形透镜G4和负光焦度弯月形透镜G6的凸面面向物方，负光焦度弯月形透镜G8凹面面向物方。本发明专利技术工作波段范围宽，分辨率高，在较宽的温度范围内能对微小目标清晰成像，远摄比大，有利于放置其他光学组件如分光元件或机械组件。元件或机械组件。元件或机械组件。

【技术实现步骤摘要】
一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统


[0001]本专利技术属于成像光学系统设计
，具体涉及一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统。

技术介绍

[0002]普通相机的光谱响应区间为可见光区间，针对不同波段的成像特点，发展适应于各种环境、覆盖多个波段的成像系统是十分必要的，这将使探测与识别目标的能力、识别速率等大幅度提升。宽波段成像系统根据不同的使用需要，往往在探测器前加入分光元件或其他机械组件，这就要求光学成像系统有较长的后工作距离，即较大的远摄比。
[0003]光学成像系统在温度变化较大的环境中工作时，要想在整个温度范围内都具有良好的性能，有必要使用无热化技术对光学系统产生的热离焦进行补偿。以往进行无热化设计的多为红外光学系统或航空镜头，而工作于可见光或近红外的光学成像系统大多使用普通光学玻璃，其温度折射率系数很小，因此常常忽略温度引起的热离焦。但是光学系统的后工作距离较长时可导致机械结构件或机械连接件较长，这时热离焦不容忽视。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的大远摄比宽波段无热化光学成像系统由沿光轴从物方到像方依次设置的平凹透镜G1、双凸透镜G2、双凹透镜G3、负光焦度弯月形透镜G4、双凸透镜G5、光阑、负光焦度弯月形透镜G6、双凸透镜G7、负光焦度弯月形透镜G8和双凸透镜G9组成；所述负光焦度弯月形透镜G6与双凸透镜G7构成胶合透镜；除了平凹透镜G1前表面为平面以外，其它透镜表面均为球面；负光焦度弯月形透镜G4和负光焦度弯月形透镜G6的凸面面向物方，负光焦度弯月形透镜G8凹面面向物方。
[0006]进一步，所述平凹透镜G1前表面曲率半径为∞，后表面曲率半径为20.56～24.99mm；双凸透镜G2前后表面曲率半径分别为31.05～34.14mm、
‑
44.04～
‑
41.23mm；双凹透镜G3前后表面曲率半径分别为
‑
26.49～
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22.84mm、11.93～13.56mm；负光焦度弯月形透镜G4前后表面曲率半径分别为119.52～143.58mm、10.14～10.96mm；双凸透镜G5前后表面曲率半径分别为10.85～11.63mm、
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33.23～
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27.51mm；负光焦度弯月形透镜G6前后表面曲率半径分别为59.65～68.10mm、9.06～9.17mm；双凸透镜G7前后表面曲率半径分别为9.06～9.17mm、
‑
9.21～
‑
8.62mm；负光焦度弯月形透镜G8前后表面曲率半径分别为
‑
8.75～
‑
8.54mm、
‑
32.34～
‑
30.85mm；双凸透镜G9前后表面曲率半径分别为37.87～41.13mm、
‑
13.09～
‑
12.94mm。
[0007]进一步，所述平凹透镜G1中心厚度为1.86～1.94mm；双凸透镜G2中心厚度为4.98～5.02mm；双凹透镜G3中心厚度为1.88～1.92mm；负光焦度弯月形透镜G4中心厚度为4.96～5.04mm；双凸透镜G5中心厚度为4.98～5.02mm；负光焦度弯月形透镜G6中心厚度为1.88～1.92mm；双凸透镜G7中心厚度为6.17～6.23mm；负光焦度弯月形透镜G8中心厚度为1.18
～1.22mm；双凸透镜G9中心厚度为3.98～4.03mm。
[0008]进一步，所述平凹透镜G1与双凸透镜G2的中心空气间隔为1.18～1.22mm；双凸透镜G2与双凹透镜G3的中心空气间隔为7.48～7.60mm；双凹透镜G3与负光焦度弯月形透镜G4的中心空气间隔为20.44～20.68mm；负光焦度弯月形透镜G4与双凸透镜G5的中心空气间隔为0.38～0.42mm；双凸透镜G5与光阑的中心空气间隔为1.95～2.03mm；光阑与负光焦度弯月形透镜G6的中心空气间隔为0.48～0.52mm；双凸透镜G7与负光焦度弯月形透镜G8的中心空气间隔为0.71～0.75mm；负光焦度弯月形透镜G8与双凸透镜G9的中心空气间隔为0.10～0.12mm；双凸透镜G9到像面的中心空气间隔为28.01～28.24mm。
[0009]进一步，本专利技术中所有透镜均为玻璃材质，平凹透镜G1的折射率Nd1和色散系数Vd1满足条件：1.6＜Nd1＜1.7、45＜Vd1＜50；双凸透镜G2的折射率Nd2和色散系数Vd2满足条件：1.7＜Nd2＜1.8、50＜Vd2＜55；双凹透镜G3的折射率Nd3和色散系数Vd3满足条件：1.5＜Nd3＜1.6、70＜Vd3＜75；负光焦度弯月形透镜G4的折射率Nd4和色散系数Vd4满足条件：1.5＜Nd4＜1.6、70＜Vd4＜75；双凸透镜G5的折射率Nd5和色散系数Vd5满足条件：1.7＜Nd5＜1.8、40＜Vd5＜45；负光焦度弯月形透镜G6的折射率Nd6和色散系数Vd6满足条件：1.7＜Nd6＜1.8、30＜Vd6＜35；双凸透镜G7的折射率Nd7和色散系数Vd7满足条件：1.4＜Nd7＜1.5、90＜Vd7＜95；负光焦度弯月形透镜G8的折射率Nd8和色散系数Vd8满足条件：1.6＜Nd8＜1.7、50＜Vd8＜60；双凸透镜G9的折射率Nd9和色散系数Vd9满足条件：1.4＜Nd9＜1.5、90＜Vd9＜95。
[0010]本专利技术的工作波段覆盖400～1000nm的可见光、近红外光谱区域，后工作距离为28.01～28.24mm，远摄比为2.24～2.26,光学总长(平凹透镜G1前表面中心顶点到像面的间距)为92.6～93.92mm；成像分辨率可达2600
×
2160，在
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40℃～60℃的工作环境下成像时，所有透镜、光阑和像面均保持固定不变，无需做任何调节而不离焦且像质优良。
[0011]本专利技术的有益效果在于：光学系统工作波段范围宽，能对目标的可见光光谱区域和近红外光谱区域同时成像，提高了光学系统对目标的观测能力并拓展了其应用领域；光学系统分辨率高，可在较宽的温度范围内对微小目标清晰成像，光学系统采用无热化设计，无需加入机械调焦机构，在不同温度的工作环境下，光学元件以及像面无需做任何调整就可实现像面不离焦，结构简单；后工作距较长，可有利于放置其他光学组件如分光元件或机械组件等。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的大远摄比宽波段无热化光学成像系统的结构示意图；
[0013]图2是本专利技术的大远摄比宽波段无热化光学成像系统实施例20℃的调制传递函数曲线图；
[0014]图3是本专利技术的大远摄比宽波段无热化光学成像系统实施例
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40℃的调制传递函数曲线图；
[0015]图4是本专利技术的大远摄比宽波段无热化光学成像系统实施例60℃的调制传递函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大远摄比宽波段无热化光学成像系统，其特征在于由沿光轴从物方到像方依次设置的平凹透镜G1、双凸透镜G2、双凹透镜G3、负光焦度弯月形透镜G4、双凸透镜G5、光阑、负光焦度弯月形透镜G6、双凸透镜G7、负光焦度弯月形透镜G8和双凸透镜G9组成；所述负光焦度弯月形透镜G6与双凸透镜G7构成胶合透镜；除了平凹透镜G1前表面为平面以外，其它透镜表面均为球面；负光焦度弯月形透镜G4和负光焦度弯月形透镜G6的凸面面向物方，负光焦度弯月形透镜G8凹面面向物方。2.根据权利要求1所述的大远摄比宽波段无热化光学成像系统，其特征在于所述平凹透镜G1前表面曲率半径为∞，后表面曲率半径为20.56～24.99mm；双凸透镜G2前后表面曲率半径分别为31.05～34.14mm、
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44.04～
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41.23mm；双凹透镜G3前后表面曲率半径分别为
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26.49～
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22.84mm、11.93～13.56mm；负光焦度弯月形透镜G4前后表面曲率半径分别为119.52～143.58mm、10.14～10.96mm；双凸透镜G5前后表面曲率半径分别为10.85～11.63mm、
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33.23～
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27.51mm；负光焦度弯月形透镜G6前后表面曲率半径分别为59.65～68.10mm、9.06～9.17mm；双凸透镜G7前后表面曲率半径分别为9.06～9.17mm、
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9.21～
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8.62mm；负光焦度弯月形透镜G8前后表面曲率半径分别为
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8.75～
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8.54mm、
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32.34～
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30.85mm；双凸透镜G9前后表面曲率半径分别为37.87～41.13mm、
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13.09～
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12.94mm。3.根据权利要求2所述的大远摄比宽波段无热化光学成像系统，其特征在于所述平凹透镜G1中心厚度为1.86～1.94mm；双凸透镜G2中心厚度为4.98～5.02mm；双凹透镜G3中心厚度为1.88～1.92mm；负光焦度弯月形透镜G4中心厚度为4.96～5.04mm；双凸透镜G5中心厚度为4.98～5.02mm；负光焦度弯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德静，曲锋，韩希珍，孙金霞，王健，
申请(专利权)人：苏州东方克洛托光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：