一种高分辨率宽波段光学成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高分辨率宽波段光学成像系统，该光学系统沿光轴由物方到像方依次设置有固定的第一透镜组、沿光轴前后移动的第二透镜组、光阑和固定的第三透镜组；所述第一透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，第二透镜组包括第六透镜，第三透镜组包括第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜；光阑固定位于第六透镜和第七透镜之间；除了第一透镜前表面为平面以外，其它表面均为球面。本发明专利技术的光学成像系统工作波段范围宽，分辨率高，在较宽的温度范围内能对微小目标清晰成像且具有较低的畸变，较好的校正了色差和其他单色像差，后截距较长，可有利于放置其他光学组件如分光元件或机械组件。光学组件如分光元件或机械组件。光学组件如分光元件或机械组件。

【技术实现步骤摘要】
一种高分辨率宽波段光学成像系统


[0001]本专利技术属于成像光学系统设计
，具体涉及一种高分辨率宽波段光学成像系统。

技术介绍

[0002]无人机作为一种新型的遥感平台近年来越来越受到欢迎，而搭载在无人机平台上的光学成像系统在农业、林业、环境监测、应急灾害预警监测、国土安全、科研等领域的需求也越来越大。普通相机的光谱响应区间为400～700nm的可见光区间，为了使无人机光学成像系统在更多领域发挥作用，通常光学系统的工作波段覆盖400～1000nm的光谱范围内，除了工作波段范围宽以外，光学成像系统也要不断满足体积小、重量轻、高分辨率、低畸变、适用环境温度范围宽等需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高分辨率宽波段光学成像系统，该光学成像系统的工作波段覆盖400～1000nm的光谱区域，成像分辨率可达2600
×
2160。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统由沿光轴从物方到像方依次设置的固定的第一透镜组、沿光轴前后移动的第二透镜组、光阑和固定的第三透镜组组成；所述第一透镜组由沿光轴从物方到像方依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4和第五透镜G5组成，该透镜组五个透镜依次为平凹透镜、双凸透镜、凸面面向物方的负光焦度弯月形透镜、双凹透镜、双凸透镜；第二透镜组设置第六透镜G6，该透镜为凸面面向物方的正光焦度弯月形透镜；第三透镜组由沿光轴从物方到像方依次设置的第七透镜G7、第八透镜G8、第九透镜G9和第十透镜G10组成，该透镜组四个透镜依次为凸面面向物方的负光焦度弯月形透镜、双凸透镜、凹面面向物方的负光焦度弯月形透镜、双凸透镜；除了第一透镜G1前表面为平面以外，其它表面均为球面。
[0005]进一步，所述第一透镜G1前表面曲率半径为∞，后表面曲率半径为15.87～19.29mm；第二透镜G2前后表面曲率半径分别为20.92～71.59mm、
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47.58～
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26.73mm；第三透镜G3前后表面曲率半径分别为36.72～51.82mm、10.85～11.91mm；第四透镜G4前后表面曲率半径分别为
‑
15.56～
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12.05mm、22.65～30.16mm；第五透镜G5前后表面曲率半径分别为28.93～35.85mm、
‑
26.89～
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24.46mm；第六透镜G6前后表面曲率半径分别为19.42～21.67mm、23.02～25.21mm；第七透镜G7前后表面曲率半径分别为26.23～33.44mm、13.55～16.64mm；第八透镜G8前后表面曲率半径分别为16.82～22.32mm、
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13.96～
‑
11.81mm；第九透镜G9前后表面曲率半径分别为
‑
11.63～
‑
10.44mm、
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25.41～
‑
24.03mm；第十透镜G10前后表面曲率半径分别为54.51～66.22mm、
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14.16～
‑
13.98mm。
[0006]进一步，所述第一透镜G1中心厚度为1.70～1.72mm；第二透镜G2中心厚度为3.78～3.82mm；第三透镜G3中心厚度为1.60～1.70mm；第四透镜G4中心厚度为1.68～1.75mm；第五透镜G5中心厚度为3.48～3.52mm；第六透镜G6中心厚度为1.65～1.72mm；第七透镜G7中
心厚度为1.68～1.72mm；第八透镜G8中心厚度为5.45～5.52mm；第九透镜G9中心厚度为1.08～1.13mm；第十透镜G10中心厚度为4.35～4.42mm。
[0007]进一步，所述第一透镜G1与第二透镜G2的中心空气间隔为3.00～3.05mm；第二透镜G2与第三透镜G3的中心空气间隔为0.50～0.52mm；第三透镜G3与第四透镜G4的中心空气间隔为4.05～4.12mm；第四透镜G4与第五透镜G5的中心空气间隔为0.75～0.80mm；第六透镜G6位于初始位置时，第五透镜G5与第六透镜G6的中心空气间隔为13.75～13.80mm，第六透镜G6与光阑的中心空气间隔为19.58～19.63mm；光阑与第七透镜G7的中心空气间隔为0.80～0.82mm；第七透镜G7与第八透镜G8的中心空气间隔为0.44～0.48mm；第八透镜G8与第九透镜G9的中心空气间隔为0.68～0.72mm；第九透镜G9与第十透镜G10的中心空气间隔为0.10～0.14mm，第十透镜G10到像面的中心空气间隔为36.54～38.22mm。
[0008]进一步，所述第一透镜G1和第二透镜G2材料的折射率为1.6～1.9，色散系数为28～55；第三透镜G3和第四透镜G4材料的折射率为1.5～1.7，色散系数为60～75；第七透镜G7和第九透镜G9材料的折射率为1.7～1.9，色散系数为40～55；第八透镜G8和第十透镜G10材料的折射率为1.4～1.5，色散系数为90～95；第五透镜G5和第六透镜G6材料的折射率为1.5～1.7，色散系数为35～65。
[0009]进一步，所述光学成像系统的后工作距离大于36mm～38mm,光学总长(第一透镜G1前表面中心顶点到像面的间距)小于106mm～110mm。
[0010]在
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40℃～60℃的工作环境下成像时，所述第一透镜组、光阑、第三透镜组、像面均保持固定不动，所述第二透镜组沿光轴前后移动来补偿温度引起的热离焦，移动过程中，第六透镜G6到光阑的距离范围为17.32～23.22mm。
[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且具有较低的畸变；光学系统较好的校正了色差和其他单色像差；后截距较长，可有利于放置其他光学组件如分光元件或机械组件；光学系统全部采用球面玻璃镜片，没有使用胶合镜片，降低了镜片加工难度。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统的结构示意图；
[0013]图2是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实施例1 20℃的调制传递函数曲线图；
[0014]图3是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实施例1 20℃的点列图；
[0015]图4是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实施例1 20℃的畸变曲线图；
[0016]图5是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实施例1
ꢀ‑
40℃的调制传递函数曲线图；
[0017]图6是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实施例1
ꢀ‑
40℃的点列图；
[0018]图7是本专利技术的高分辨率宽波段光学成像系统实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率宽波段光学成像系统，其特征在于沿光轴由物方到像方依次设置有固定的第一透镜组、沿光轴前后移动的第二透镜组、光阑和固定的第三透镜组；所述第一透镜组包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4和第五透镜G5，第二透镜组包括第六透镜G6，第三透镜组包括第七透镜G7、第八透镜G8、第九透镜G9和第十透镜G10；所述光阑固定，位于第六透镜G6和第七透镜G7之间；除了第一透镜G1前表面为平面以外，其它表面均为球面。2.根据权利要求1所述的高分辨率宽波段光学成像系统，其特征在于所述第一透镜G1为负光焦度弯月形透镜，前表面曲率半径为∞，后表面曲率半径为15.87～19.29mm；第二透镜G2为正光焦度双凸透镜，前后表面曲率半径分别为20.92～71.59mm、
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47.58～
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26.73mm；第三透镜G3为负光焦度弯月形透镜，前后表面曲率半径分别为36.72～51.82mm、10.85～11.91mm；第四透镜G4为负光焦度双凹透镜，前后表面曲率半径分别为
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15.56～
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12.05mm、22.65～30.16mm；第五透镜G5为正光焦度双凸透镜，前后表面曲率半径分别为28.93～35.85mm、
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26.89～
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24.46mm；第六透镜G6为正光焦度弯月形透镜，前后表面曲率半径分别为19.42～21.67mm、23.02～25.21mm；第七透镜G7为负光焦度弯月形透镜，前后表面曲率半径分别为26.23～33.44mm、13.55～16.64mm；第八透镜G8为正光焦度双凸透镜，前后表面曲率半径分别为16.82～22.32mm、
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13.96～
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11.81mm；第九透镜G9为负光焦度弯月形透镜，前后表面曲率半径分别为
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11.63～
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10.44mm、
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25.41～
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24.03mm；第十透镜G10为正光焦度双凸透镜，前后表面曲率半径分别为54.51～66.22mm、
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14.16～
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13.98mm。3.根据权利要求2所述的高分辨率宽波段光学成像系...

【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：