CN105301770B - 一种可见光三视场光学成像系统 - Google Patents

一种可见光三视场光学成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105301770B
CN105301770B CN201510865998.6A CN201510865998A CN105301770B CN 105301770 B CN105301770 B CN 105301770B CN 201510865998 A CN201510865998 A CN 201510865998A CN 105301770 B CN105301770 B CN 105301770B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens group
visual field
imaging system
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510865998.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105301770A (zh
Inventor
汪京
熊钟秀
李艳晓
冯长远
张红刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Original Assignee
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC filed Critical Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority to CN201510865998.6A priority Critical patent/CN105301770B/zh
Publication of CN105301770A publication Critical patent/CN105301770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105301770B publication Critical patent/CN105301770B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/021—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses for more than one lens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可见光三视场光学成像系统，包括沿光入射方向依次同轴设置的前透镜组、固定透镜、第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组和后透镜组；前透镜组由第一、第二透镜组成，光焦度依次为正、负；固定透镜的光焦度为正；第一视场调节透镜组由紧密贴合的第四、第五透镜组成，光焦度依次为负、正；第二视场调节透镜组由紧密贴合的第六、第七透镜组成，光焦度依次为负、正；后透镜组由第七、第八和第九透镜组成，光焦度均为正；第一、第二视场调节透镜组轴向移动以实现窄、中、宽视场的转换。该系统通过轴向移动第一、第二视场调节透镜组实现三视场的转换，保证了光学系统具有较高的光轴精度，而且重量轻、运动机构简单，易于控制。

Description

一种可见光三视场光学成像系统
技术领域
本发明属于三视场光学系统，具体涉及一种可见光三视场光学成像系统。
背景技术
光学成像跟踪在现代社会中的应用越来越广，在航空、航天、军工、安防和民用基础等诸多领域均有着广泛应用。其中，可见光跟踪系统以其技术成熟，价格低廉而备受关注。随着科技的发展，成像跟踪系统已朝着小型化、轻量化和集成化发展，其对光学系统的要求也越来越高。成像跟踪系统的光学系统是成像跟踪系统中的核心部分，针对目前的应用需求，跟踪系统中的光学系统应具备视场范围大、视场切换快、体积小和重量轻等特点。
目前，可见光双视场光学系统的研究开展的比较广泛，研究集中在切换变倍领域，有移动式、插入式及旋转式设计等。如现有技术中，魏群等在《小型可见光双视场光学系统的研制》(光学精密工程，2012年)一文中设计了一种体积小、跟踪范围可以达到整个前半球的可见光双视场光学系统，系统由前部集束系统、中间光路转折系统及后部成像系统3部分组成；集束系统采用望远镜式机构，用于改变光束的口径；光路转折系统采用库德光路，由4片反射镜组成，用于转折光路及扫描；成像系统由长焦成像系统和短焦成像系统组成，分别形成两个视场的像，用于目标识别和跟踪。该系统能同时完成大视场及小视场的图像获取，在可视范围内成像质量满足系统总体要求。但是，随着可见光光学成像系统的发展，双视场光学系统已不能满足使用的要求，可见光三视场光学系统得到发展。
目前，国内外可见光三视场光学系统的实现方式，主要为径向切入方式。径向切入方式三视场光学系统通过不同变倍镜组切换的方式实现三视场的转换，该方式的优点是窄视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率。缺点是由于采用径向切换方式造成了系统径向尺寸过大、运动机构复杂并且重量较重，不能满足轻量化设计要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可见光三视场光学成像系统，在保证系统的光轴精度的同时有效地减小系统体积，满足轻量化设计要求。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可见光三视场光学成像系统，包括沿光入射方向依次同轴设置的前透镜组、固定透镜、第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组和后透镜组；前透镜组由紧密贴合的第一透镜和第二透镜组成，光焦度依次为负、正；固定透镜的光焦度为正；第一视场调节透镜组由紧密贴合的第四透镜和第五透镜组成，光焦度依次为负、正；第二视场调节透镜组由紧密贴合的第六透镜和第十透镜组成，光焦度依次为负、正；后透镜组由依次间隔设置的第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，光焦度均为负；所述第一、第二视场调节透镜组轴向移动以实现窄、中、宽视场的转换。
本发明的可见光三视场光学成像系统中，第一视场调节透镜组与第二视场调节透镜组组成视场调节装置；所述前透镜组、固定透镜和后透镜组同轴设置，该光轴为成像系统的主光轴；所述第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组轴向移动的移动光轴仍为主光轴，保证了光学系统的光轴精度。
所述的可见光三视场光学成像系统，沿光入射方向，在后透镜组的后方像平面处还设有CCD焦平面。入射光依次通过前透镜组、固定透镜、第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组、后透镜组至CCD焦平面，形成相应的视场。
本发明的可见光三视场光学成像系统中，所用透镜均为玻璃透镜。
所述前透镜组中，第一透镜的材料为K9玻璃，第二透镜的材料为CaF2；所述固定透镜的材料为K10玻璃。
所述第一视场调节透镜组中，第四透镜的材料为ZK10玻璃，第五透镜的材料为ZF6玻璃；所述第二视场调节透镜组中，第六透镜的材料为ZF6玻璃，第十透镜的材料为ZK11玻璃。
所述后透镜组中，第七透镜的材料为ZF6玻璃，第八透镜的材料为K9玻璃，第九透镜的材料为ZK1玻璃。
所述的可见光三视场光学成像系统，还包括用于驱动第一、第二视场调节透镜组轴向移动的驱动电机。
本发明的可见光三视场光学成像系统使用时，通过轴向移动第一、第二视场调节透镜组实现三视场的转换。一般的，第一视场调节透镜越靠近固定透镜，视场越宽；第一视场调节透镜越靠近后透镜组，视场越窄。
本发明的可见光三视场光学成像系统，包括沿光入射方向依次同轴设置的前透镜组、固定透镜、第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组和后透镜组，其中第一、第二视场调节透镜组组成视场调节装置，通过轴向移动第一、第二视场调节透镜组，实现三视场的转换，不仅能够保证光学系统具有较高的光轴精度，而且重量轻、运动机构简单，易于控制；轴向移动方式通过不同镜组在光轴上的不同位置实现三视场的转换，实现方式简单，能够在保证系统光轴精度的同时有效地减小系统体积，使可见光三视场同时具有高的成像质量及效果，系统体积小、重量轻，符合轻量化设计要求。
本发明的可见光三视场光学成像系统，与现有技术相比，具有以下优点：
1)多视场：针对不同的使用需求，可提供窄、中、宽三个光学视场，窄视场用于远距离目标的识别；中视场用于目标的探测；宽视场用于辅助导航及起降。
2)光轴精度高，光机装调可保证视场光轴达到很高的精度，光轴易于保证。
3)构型简单，采用轴向移动镜组的方式实现三视场转换，有效地简化了系统构型，控制方式简单易于实现。
附图说明
图1为实施例1的可见光三视场光学成像系统调节到窄视场光路时的结构示意图；
图2为实施例1的可见光三视场光学成像系统调节到中视场光路时的结构示意图；
图3为实施例1的可见光三视场光学成像系统调节到宽视场光路时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的可见光三视场光学成像系统，如图1、2、3所示，包括沿光入射方向依次同轴设置的前透镜组1、固定透镜2、第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4和后透镜组5；后透镜组5的后方像平面处设有CCD焦平面6；
所述前透镜组1由紧密贴合的第一透镜1-1和第二透镜1-2组成，光焦度依次为负、正；所述固定透镜2(第三透镜)的光焦度为正；所述第一视场调节透镜组3由紧密贴合的第四透镜3-1和第五透镜3-2组成，光焦度依次为负、正；所述第二视场调节透镜组4由紧密贴合的第六透镜4-1和第十透镜4-2组成，光焦度依次为负、正；所述后透镜组5由依次间隔设置的第七透镜5-1、第八透镜5-2和第九透镜5-3组成，光焦度均为负；
该光学成像系统还包括驱动电机，所述驱动电机用于驱动第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4轴向移动，以实现窄、中、宽视场的转换。
本实施例的可见光三视场光学成像系统中，所述前透镜组1中，第一透镜1-1的材料为K9玻璃，第二透镜1-2的材料为CaF2；所述固定透镜2的材料为K10玻璃；所述第一视场调节透镜组3中，第四透镜3-1的材料为ZK10玻璃，第五透镜3-2的材料为ZF6玻璃；所述第二视场调节透镜组4中，第六透镜4-1的材料为ZF6玻璃，第十透镜4-2的材料为ZK11玻璃；所述后透镜组5中，第七透镜5-1的材料为ZF6玻璃，第八透镜5-2的材料为K9玻璃，第九透镜5-3的材料为ZK1玻璃。
本实施例的可见光三视场光学成像系统，沿光入射方向，前透镜组1的第一面的半径为418.5mm，第二面的半径为105.2mm，第三面的半径为-229.7mm；第一面与第二面之间的厚度为3mm，第二面与第三面之间的厚度为10mm。
固定透镜的第一面的半径为91.7mm，第二面的半径为188.5mm，中心厚度为5.5mm。
第一视场调节透镜组3的第一面的半径为-181.6mm，第二面的半径为24.9mm，第三面的半径为55.1mm；第一面与第二面之间的厚度为3mm，第二面与第三面之间的厚度为5mm。
第二视场调节透镜组4的第一面的半径为-82.4mm，第二面的半径为68.4mm，第三面的半径为-75.5mm；第一面与第二面之间的厚度为3mm，第二面与第三面之间的厚度为5mm。
后透镜组5中，第七透镜5-1的第一面的半径为71.6mm，第二面的半径为68.9mm，中心厚度为4.5mm；第八透镜5-2的第一面的半径为58.5mm，第二面的半径为55.6mm，中心厚度为4mm；第九透镜5-3的第一面的半径为50.2mm，第二面的半径为45.1mm，中心厚度为4mm。
本实施例的可见光三视场光学成像系统，第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4处于图1所示的初始位置，入射光依次通过前透镜组1、固定透镜2、第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4、后透镜组5至CCD焦平面6，形成窄视场光路。
本实施例的可见光三视场光学成像系统，第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4处于图2所示的初始位置，入射光依次通过前透镜组1、固定透镜2、第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4、后透镜组5至CCD焦平面6，形成中视场光路。
本实施例的可见光三视场光学成像系统，第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4处于图3所示的初始位置，入射光依次通过前透镜组1、固定透镜2、第一视场调节透镜组3、第二视场调节透镜组4、后透镜组5至CCD焦平面6，形成宽视场光路。
本发明的可见光三视场光学成像系统，通过第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组的轴向移动实现三视场转换，不仅能够保证光学系统具有较高光轴精度，而且重量轻、运动机构简单易于控制，有效保证了三视场光学系统的正常成像功能。
本发明的可见光三视场光学成像系统功能完整、结构合理、成像质量好。

Claims (6)

1.一种可见光三视场光学成像系统，其特征在于：包括沿光入射方向依次同轴设置的前透镜组、固定透镜、第一视场调节透镜组、第二视场调节透镜组和后透镜组；前透镜组由紧密贴合的第一透镜和第二透镜组成，光焦度依次为负、正；固定透镜的光焦度为正；第一视场调节透镜组由紧密贴合的第四透镜和第五透镜组成，光焦度依次为负、正；第二视场调节透镜组由紧密贴合的第六透镜和第十透镜组成，光焦度依次为负、正；后透镜组由依次间隔设置的第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，光焦度均为负；所述第一、第二视场调节透镜组轴向移动以实现窄、中、宽视场的转换。
2.根据权利要求1所述的可见光三视场光学成像系统，其特征在于：沿光入射方向，在后透镜组的后方像平面处还设有CCD焦平面。
3.根据权利要求1所述的可见光三视场光学成像系统，其特征在于：所述前透镜组中，第一透镜的材料为K9玻璃，第二透镜的材料为CaF2；所述固定透镜的材料为K10玻璃。
4.根据权利要求1所述的可见光三视场光学成像系统，其特征在于：所述第一视场调节透镜组中，第四透镜的材料为ZK10玻璃，第五透镜的材料为ZF6玻璃；所述第二视场调节透镜组中，第六透镜的材料为ZF6玻璃，第十透镜的材料为ZK11玻璃。
5.根据权利要求1所述的可见光三视场光学成像系统，其特征在于：所述后透镜组中，第七透镜的材料为ZF6玻璃，第八透镜的材料为K9玻璃，第九透镜的材料为ZK1玻璃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的可见光三视场光学成像系统，其特征在于：还包括用于驱动第一、第二视场调节透镜组轴向移动的驱动电机。
CN201510865998.6A 2015-12-01 2015-12-01 一种可见光三视场光学成像系统 Active CN105301770B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510865998.6A CN105301770B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种可见光三视场光学成像系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510865998.6A CN105301770B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种可见光三视场光学成像系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105301770A CN105301770A (zh) 2016-02-03
CN105301770B true CN105301770B (zh) 2018-02-06

Family

ID=55199225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510865998.6A Active CN105301770B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种可见光三视场光学成像系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105301770B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106773032A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种超短紧凑型大变倍比三视场红外光学系统
CN113777738A (zh) * 2020-06-08 2021-12-10 华为技术有限公司 变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09197267A (ja) * 1996-01-22 1997-07-31 Nikon Corp 赤外線ズームレンズ
JP3391342B2 (ja) * 1999-10-29 2003-03-31 ミノルタ株式会社 撮像レンズ装置
JP2004020898A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Pentax Corp ズームレンズ系
DE10359733A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-14 Carl Zeiss Jena Gmbh Afokales Zoomsystem
JP5056184B2 (ja) * 2006-06-22 2012-10-24 株式会社ニコン ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105301770A (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107632376B (zh) 视觉镜头
CN107450151B (zh) 手术显微镜无焦连续变倍系统
TWI420140B (zh) 變焦鏡頭模組
CN110749986B (zh) 一种红外连续变焦面阵扫描光学系统及像移补偿方法
CN104914557B (zh) 非制冷切换式双视场红外光学系统
CN110749985B (zh) 大倍率连续变焦面阵扫描红外光学系统及像移补偿方法
CN105301770B (zh) 一种可见光三视场光学成像系统
CN105530415A (zh) 大靶面低照度全天球摄像系统
CN106695113A (zh) 一种轴向的双焦点镜头
CN215813529U (zh) 长焦镜头
CN104330893A (zh) 一种红外多视场光路系统
CN100543511C (zh) Dlp长后工作距变焦投影镜头
CN204945480U (zh) 大靶面连续变焦光学系统
CN106338816B (zh) 一种超高清广角变焦光学系统
CN103472581B (zh) 一种折反变焦系统系列化的方法
CN107121764B (zh) 一种中波红外光学系统
CN104849845A (zh) 高清大角度变焦激光照明器
CN101149467A (zh) Dlp变焦投影镜头
CN210690925U (zh) 一种人脸识别光学镜头
CN101915983B (zh) 连续变焦投影镜头
CN104090350A (zh) 一种长波红外物镜
CN113589501A (zh) 长焦镜头
CN211206942U (zh) 一种红外连续变焦面阵扫描光学系统
CN106342415B (zh) 一种无调焦变倍机载电视成像光学系统
CN105044891B (zh) 一种大靶面连续变焦光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant