CN103472581B - 一种折反变焦系统系列化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折反变焦系统系列化的方法，属于应用光学技术领域，该方法利用替换不同口径主镜系统，主镜系统为主次镜加调焦镜组，包括主镜（1）、次镜（2）、保护玻璃（3）、反射镜（4）、调焦镜组（6）和反射镜（7），该方法共用变焦成像镜组（9），达到折反变焦系统系列化。本发明该方法系列化后的各种口径折反变焦系统F数不变，成像质量不变，探测器尺寸不变。

Description

一种折反变焦系统系列化的方法

技术领域

本发明属于应用光学技术领域，涉及长焦距、大口径、折反变焦光学系统，具体涉及一种折反变焦系统系列化的方法。

背景技术

大口径折反变焦系统保持F数不变的情况下增大角分辨率，则必须增大系统的口径。为满足不同角分辨率的要求，保持F数不变，则需设计加工不同口径的折反变焦系统，达到折反变焦系统系列化。现在设计不同口径的折反变焦系统，一般都是单独进行设计和加工，各口径折反变焦系统之间没有共用组件。为了提高制造折反变焦系统的效率，不同口径折反变焦系统共用部分光学组件成为必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有的一种口径折反变焦系统设计和加工一套光机组件，相互间没有公用组件的不足，提供一种有共用组件的折反变焦系统系列化的方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种折反变焦系统系列化的方法，该方法利用替换主镜系统，主镜系统包括主次镜加调焦镜组，后面变焦成像镜组不变，达到折反变焦系统系列化的方法，具体按下面的方法或者镜组进行系统系列化，达到增大系统的入瞳口径，保持系统F数不变，探测器尺寸不变，增大系统探测能力：

①、不同入瞳口径折反变焦系统具有相同的F数；

②、不同入瞳口径折反变焦系统具有相同的最大成像面尺寸；

③、不同入瞳口径折反变焦系统间主镜系统可相互替换，替换后能满足①和②；

④、满足①、②和③的不同入瞳口径折反变焦系统具有相同的成像质量。

其中，主镜系统可以是典型消球差两镜系统加调焦镜组，也可以是牛顿式系统加调焦镜组。

本发明的原理在于：

折反变焦系统可以看成望远系统（即主镜系统）和光阑在前的变焦成像系统组成。对不同口径系列的折反变焦系统，共用后面的光阑在前变焦成像系统，只替换主镜系统即可实现折反变焦系统系列化。所述的主镜系统可以是典型消球差两镜系统加调焦镜组，也可以是牛顿式系统加调焦镜组。本发明利用替换图2所示主镜系统(主次镜加调焦镜组)，图3所示变焦成像镜组不变，达到图1所示折反变焦系统系列化的方法，涉及折反变焦系统探测能力的提高及折反变焦系统系列化技术。系列化后的折反变焦系统F数不变,探测器尺寸不变。本发明通过替换主镜系统增大折反变焦系统角分辨率，共用变焦成像镜组降低折反变焦系统系列化成本。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）、本发明颠覆了传统的折反变焦系统系列化时，一种口径折反变焦系统设计和加工一套光机组件，各口径折反变焦系统间没有公用组件，提供一种有共用组件的折反变焦系统系列化的方法。

（2）、本发明采用各口径折反变焦系统共用组件的办法，可以提高折反变焦系统的成品效率。

（3）、本发明采用各口径折反变焦系统共用组件的办法，可以降低折反变焦系统系列化的成本。

（4）、本发明同样适用于牛顿式折反变焦系统，具有普适性。

附图说明

图1为400mm口径折反变焦系统（主镜系统+光阑在前变焦系统）；图中，1为主镜，2为次镜，3为保护玻璃，4为反射镜，5为一次像面，6为调焦镜组，7为反射镜，8为调光器件，9为变焦成像镜组，10为成像靶面。

图2为400mm口径望远系统（即图1中系统的前半部分，也可称为主镜系统），系列化时可替换部分。

图3为400mm口径折反变焦系统中光阑在前变焦系统（即图1中系统的后半部分）；即400mm口径与600mm口径共用组件（变焦成像镜组）。

图4为400毫米口径系统短焦位置（如图4（a）所示）和长焦位置（如图4（b）所示）时的MTF（调制传函）曲线。

图5为600mm口径折反变焦系统。

图6为600毫米口径折反变焦系统短焦位置（如图6（a）所示）和长焦位置（如图6（b）所示）时的MTF（调制传函）曲线。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

如图1，图2，图3所示，折反变焦系统可以看成为望远系统加上光阑在前的变焦系统。

如图1所示，400mm口径折反变焦系统其特征在于：光束通过主镜1、次镜2、保护玻璃3、反射镜4后形成一次像面5，一次像面5后依次为调焦镜组6、反射镜7、调光器件8，最后光束通过正光焦度的变焦成像镜组9成像在成像靶面10上。

在进行折反变焦系统系列化时，只需替换图2所示的折反变焦系统前半部分，图3所示的折反变焦系统后半部分为公用组件。如口径400mm，500mm，600mm，800mm…等折反变焦系统，只需将图2所示的折反变焦系统前半部分分别设计和加工为相应口径的望远系统，再和图3所示的共用组件结合，即可实现口径400mm，500mm，600mm，800mm…等折反变焦系统，并且各口径折反变焦系统的F数相同，探测器尺寸相同。

下面以400mm口径和600毫米口径折反变焦系统为例进行说明。

镜头设计指标：

400口径系统

●工作波段：可见光

●焦距范围：1000mm～2400mm

●f/#：2.5～6

●瞳面尺寸：入瞳固定为400mm

●象面尺寸：对角线8mm

●光学传递函数：MTF≥0.440lp/mm

系统图如图1所示，系统由10倍望远系统和口径40毫米变焦成像系统组成，成像质量如图4所示。

600口径系统

●工作波段：可见光

●焦距范围：1500mm～3600mm

●f/#：2.5～6

●瞳面尺寸：入瞳固定为600mm

●象面尺寸：对角线8mm

●光学传递函数：MTF≥0.440lp/mm

系统图如图5所示，系统由15倍望远系统和入瞳口径40毫米变焦成像系统组成，成像质量如图6所示。从图中可看出，由于口径越大，则替换部分望远系统的倍率越大，则设计越困难，600mm口径替换部分组件多用了一块玻璃校正像差。

400mm口径和600毫米口径折反变焦系统的共用组件为图3所示的变焦成像镜组。

对于视放大倍率为η的望远系统和焦距为f_后的光阑在前变焦系统组合而成的折反变焦系统，它的焦距f由下式决定：

f＝η×f_后，故用相同焦距f_后的光阑在前变焦系统和不同视放大倍率的望远系统组合，即可组合不同焦距范围的折反变焦系统。

当然在具体实施时，望远系统和光阑在前变焦系统可以组合消象差。望远系统不一定是严格意义的无象差的望远系统，可以具有一定的象差。望远系统的象差和光阑在前变焦系统的象差符号相反，正好互补，从而组合系统的象差几乎为零。

本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种折反变焦系统系列化的方法，其特征在于，该方法通过将400mm口径主镜系统和600mm口径主镜系统进行相互替换，主镜系统后面变焦成像系统不变，来实现折反变焦系统系列化，其中，折反变焦系统由主镜系统和变焦成像系统组成，主镜系统包括主次镜加调焦镜组，具体按下面的条件进行系统系列化：

①、不同口径折反变焦系统具有相同的F数；

②、不同口径折反变焦系统具有相同的最大成像面尺寸；

③、不同口径折反变焦系统间主镜系统能够相互替换，替换后能满足①和②；

④、满足①、②和③的不同口径折反变焦系统具有相同的成像质量。

2.根据权利要求1所述的折反变焦系统系列化的方法，其特征在于主镜系统是消球差两镜系统和调焦镜组，或者是牛顿式系统和调焦镜组。