一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，沿光线入射方向依次包括具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组。所述第一透镜组沿光线方向依次包括保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜和第四弯月负透镜；所述第二透镜组包括第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜、第五双凸正透镜、相机窗口和像面；孔径光阑位于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间；所述第四弯月负透镜靠近像面的表面为非球面；通过合理的结构设计，本发明专利技术具有大视场、分辨率高、稳定性强和光学被动消热差等优点，适用于光学成像领域。用于光学成像领域。用于光学成像领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统


[0001]本专利技术属于光学
，具体涉及一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统。

技术介绍

[0002]大视场光学系统在空间遥感、安防监控、地面探测、行车记录、水下成像等领域都有广泛的应用。现有大视场光学系统大多用来近距离成像，分辨率较低，仅适合特定条件下使用，应用领域受限。同时，大视场光学系统一般都会使用高折射率材料或者小曲率半径的结构，这种设计往往对温度比较敏感，当系统所处环境温度发生变化时，像面位置发生变化，成像清晰度会有所降低。如果提高大视场光学系统在大温差环境下的成像稳定性，需要光学系统具备宽温度适应性的功能。另一方面，为了延长光学系统寿命，保证系统在不同条件下均能正常工作，实际使用时通常会在系统前面加保护窗口，但引入的保护窗口会破坏原系统宽温度适应性。

技术实现思路

[0003]针对上述现有大视场光学系统存在的一些弊端，设计一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，该系统自带保护窗口，分辨率高，稳定性强，可以在
‑
40℃
‑
60℃环境下保持良好的成像质量，具有较高的目标探测的能力，满足不同应用领域的使用需求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0005]一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组。
[0006]所述第一透镜组包括保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜和第四弯月负透镜；
[0007]所述第二透镜组包括第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜、第五双凸正透镜、相机窗口和像面。
[0008]进一步的，孔径光阑位于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。
[0009]进一步的，所述第四弯月负透镜靠近像面的表面为非球面。
[0010]所述第一透镜组将大视场角入射的光束汇聚，以满足光学系统大视场探测的要求，光线经第一透镜组透射后会趋于平稳，可以降低后组像差校正的难度；所述孔径光阑在限制光束口径的同时可以过滤系统内一部分杂光；所述第二透镜组负责校正第一透镜组产生的各类像差。
[0011]进一步的，所述保护窗口材料为石英，具有耐高温、耐腐蚀、热稳定性好、透光性好等优点，满足不同领域不同环境的应用需求。
[0012]进一步的，光学系统的各透镜满足如下条件：
[0013](1)
‑
35000<f11<
‑
20000；
[0014](2)
‑
45<f12<
‑
20；
[0015](3)
‑
60<f13<
‑
40；
[0016](4)
‑
1000<f14<
‑
2000；
[0017](5)14<f15<35；
[0018](6)
‑
40<f16<
‑
66；
[0019](7)40<f21<60；
[0020](8)10<f22<35；
[0021](9)
‑
22<f23<
‑
10；
[0022](10)30<f24<40；
[0023](11)50<f25<70；
[0024]其中，f11、f12、f13、f14、f15、f16、f21、f22、f23、f24、f25分别为所述保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜、第四弯月负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜和第五双凸正透镜的焦距。
[0025]进一步的，光学系统的各透镜满足如下条件：
[0026](1)
‑
3000<f11/f<
‑
2000；
[0027](2)
‑
4<f12/f<
‑
1；
[0028](3)
‑
4<f13/f<
‑
3；
[0029](4)
‑
120<f14/f<
‑
100；
[0030](5)1<f15/f<3；
[0031](6)
‑
6<f16/f<
‑
4；
[0032](7)2<f21/f<4；
[0033](8)1<f22/f<3；
[0034](9)
‑
3<f23/f<0；
[0035](10)1<f24/f<4；
[0036](11)3<f25/f<5；
[0037]其中，f11、f12、f13、f14、f15、f16、f21、f22、f23、f24、f25分别为所述保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜、第四弯月负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜和第五双凸正透镜的焦距。f为所述大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统的总焦距。
[0038]根据折射率、阿贝数等参数合理选择透镜材质，所述大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统在可见光波段实现光学被动消热差。
[0039]进一步的，光学系统的各透镜满足如下条件：
[0040](1)1.3<nd11<1.5，40<vd11<60；
[0041](2)1.6<nd12<1.8，30<vd12<50；
[0042](3)1.4<nd13<1.6，50<vd13<70；
[0043](4)1.9<nd14<2.1，20<vd14<40；
[0044](5)1.5<nd15<1.7，40<vd15<60；
[0045](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组；所述第一透镜组包括保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜和第四弯月负透镜；所述第二透镜组包括第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜、第五双凸正透镜、相机窗口和像面。2.根据权利要求1所述的一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于：孔径光阑位于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。3.根据权利要求1所述的一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于：所述第四弯月负透镜靠近像面的表面为非球面。4.根据权利要求1所述的一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于：所述保护窗口材料为石英。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于，所述光学系统的各透镜满足如下条件：(1)
‑
35000<f11<
‑
20000；(2)
‑
45<f12<
‑
20；(3)
‑
60<f13<
‑
40；(4)
‑
1000<f14<
‑
2000；(5)14<f15<35；(6)
‑
40<f16<
‑
66；(7)40<f21<60；(8)10<f22<35；(9)
‑
22<f23<
‑
10；(10)30<f24<40；(11)50<f25<70；其中，f11、f12、f13、f14、f15、f16、f21、f22、f23、f24、f25分别为所述保护窗口、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三弯月负透镜、第一双凸正透镜、第四弯月负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、第一双凹负透镜、第四双凸正透镜和第五双凸正透镜的焦距。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的一种具有大视场高分辨率宽温度适应性的光学系统，其特征在于，光学系统的各透镜满足如下条件：(1)
‑
3000<f11/f<
‑
2000；(2)
‑
4<f12/f<
‑
1；(3)
‑
4<f13/f<
‑
3；(4)
‑
120<f14/f<
‑
100；(5)1<f15/f<3；(6)
‑
6<f16/f<
‑
4；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉楠，潘年，张止戈，王正亭，陈星宇，贾文波，刘银辉，于玲，韩梦赟，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：