CN110955021A - 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法 - Google Patents

具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110955021A
CN110955021A CN201911177881.3A CN201911177881A CN110955021A CN 110955021 A CN110955021 A CN 110955021A CN 201911177881 A CN201911177881 A CN 201911177881A CN 110955021 A CN110955021 A CN 110955021A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
optical system
relative aperture
biconcave
biconvex
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.)
Granted
Application number
CN201911177881.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110955021B (zh
Inventor
王芬
屈立辉
陈秀秀
石姣姣
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.)
Fujian Forecam Optics Co Ltd
Original Assignee
Fujian Forecam Optics Co Ltd
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 Fujian Forecam Optics Co Ltd filed Critical Fujian Forecam Optics Co Ltd
Priority to CN201911177881.3A priority Critical patent/CN110955021B/zh
Publication of CN110955021A publication Critical patent/CN110955021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110955021B publication Critical patent/CN110955021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • 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
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A‑0、可变光阑B‑0、后镜组C‑0，所述前镜组A‑0依次设置的第一正月牙透镜A‑1、第一负月牙透镜A‑2和第二正月牙透镜A‑3，所述第一负月牙透镜A‑2和第二正月牙透镜A‑3组成第一胶合片；所述后镜组C‑0包括依次设置的第一双凹透镜C‑1、第一双凸透镜C‑2、第二双凸透镜C‑3、第二双凹透镜C‑4、第三正月牙透镜C‑5、第三双凹透镜C‑6、第三双凸透镜C‑7、第一平凹透镜C‑8；本发明的光学系统相对孔径大，因此具有通光量大的特点；焦距较长，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统的结构紧凑，具有总长短的优点。

Description

具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法。
背景技术
在机载光电平台上使用的光学成像系统，为了能够实现远距离目标探测同时要获得高的分辨率，要求光学系统具有长的焦距；为了保证光学系统在侦察任务过程中出现的低照度环境下仍能清晰成像，要求光学系统同时具有大的相对孔径。长焦距与大相对孔径给光学系统的像差校正带来了困难，而且光学系统的长度尺寸也难以做短，因而限制了其在机载光电平台上的使用。随着高空侦察要求的提高，机载光电平台使用的光学成像系统逐渐向高分辨率、大相对孔径、小型化等方向发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法，光学系统相对孔径1/1.2，具有通光量大的特点且可调节系统进光量，具有100mm中长焦距，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统的总长短，有小型化的优势。
本发明的技术方案是：一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。
进一步的，沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。
进一步的，所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1.6，v≥68，其中n为折射率，v为阿贝数。
进一步的，所述可变光阑B-0为圆形孔径光阑，光阑调节可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，相对孔径大，在低照度环境下也能清晰成像。
进一步的，所述后镜组C-0中的第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、以及由第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成的第四胶合片为可移动组，通过该移动组的前后移动可实现光学系统4m~∞物距范围内均清晰成像。
进一步的，所述前镜组A-0和后镜组C-0组成的中长焦光学系统满足条件：TTL≤1.7f’，其中TTL为光学系统总长，f’为光学系统焦距。
本发明提供的另一种技术方案是，一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统的工作方法，包括所述的紧凑型中长焦光学系统：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A-0、可变光阑B-0以及后镜组C-0后进行成像，当光线经过前镜组A-0时，高折射率的第一正月牙透镜A-1将入射光迅速会聚至第一胶合片，光线经过第一胶合片后，球差、色差等像差得到了部分校正；当光线经过后镜组C-0时，第二胶合组及第三胶合组再次将光线会聚并进一步校正了球差和色差，第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6以及第四胶合片进一步将光线会聚至像面，并完成了整个光学系统的像差校正；使整个光学系统具有大相对孔径，即通光量大且可调，光学系统具有较长焦距，但同时总长短。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的光学系统相对孔径达1/1.2，具有通光量大的特点，同时可调节光学系统的进光量；具有100mm中长焦距，能适用于高空远距离目标侦察，但同时光学系统结构紧凑、总长短，具有小型化的优点。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的可见光下 MTF 的值；
图3为本发明实施例的场曲图；
图4为本发明实施例的畸变图；
图5为本发明实施例的相对照度图。
具体实施方式
如图1~5所示，一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。
本实施例中，沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。
本实施例中，所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1.6，v≥68，其中n为折射率，v为阿贝数。
本实施例中，所述可变光阑B-0为圆形孔径光阑，光阑调节可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，相对孔径大，在低照度环境下也能清晰成像。可变光阑为圆形孔径光阑，大小可调节，对应可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，最大相对孔径达1.2，具有通光量大的特点，在低照度环境下也能正常清晰成像。
本实施例中，所述后镜组C-0中的第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、以及由第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成的第四胶合片为可移动组，通过该移动组的前后移动可实现光学系统4m~∞物距范围内均清晰成像。保持光学系统总长不变的前提下，通过调焦组的前后移动可实现后镜组C-0在4m~∞物距范围内都能够清晰成像。
本实施例中，所述前镜组A-0和后镜组C-0组成的中长焦光学系统满足条件：TTL≤1.7f’，其中TTL为光学系统总长，f’为光学系统焦距。
表1、具体镜片参数如下表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：工作波段500-800nm，焦距f’=100mm，相对孔径1/1.2，视场角±8°，畸变＜0.03%，中心视场MTF≥0.66@80lp/mm，0.7视场MTF≥0.50@80lp/mm。
一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统的工作方法，包括所述的紧凑型中长焦光学系统：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A-0、可变光阑B-0以及后镜组C-0后进行成像，当光线经过前镜组A-0时，高折射率的第一正月牙透镜A-1将入射光迅速会聚至第一胶合片，光线经过第一胶合片后，球差、色差等像差得到了部分校正；当光线经过后镜组C-0时，第二胶合组及第三胶合组再次将光线会聚并进一步校正了球差和色差，第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6以及第四胶合片进一步将光线会聚至像面，并完成了整个光学系统的像差校正；使整个光学系统具有大相对孔径，即通光量大且可调，光学系统具有较长焦距，但同时总长短。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：包括沿物方到像方自左向右依序排列有前镜组A-0、可变光阑B-0、后镜组C-0，所述前镜组A-0依次设置的第一正月牙透镜A-1、第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3，所述第一负月牙透镜A-2和第二正月牙透镜A-3组成第一胶合片；所述后镜组C-0包括依次设置的第一双凹透镜C-1、第一双凸透镜C-2、第二双凸透镜C-3、第二双凹透镜C-4、第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、第三双凸透镜C-7、第一平凹透镜C-8，所述第一双凹透镜C-1和第一双凸透镜C-2组成第二胶合片，第二双凸透镜C-3和第二双凹透镜C-4组成第三胶合片，第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成第四胶合片。
2.根据权利要求1所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：沿物方到像方自左向右方向，所述前镜组A-0与可变光阑B-0之间的空气间隔为3.72mm，可变光阑B-0与后镜组C-0之间的空气间隔为3.85mm；所述第一正月牙透镜A-1与第一负月牙透镜A-2之间的空气间隔为24.11mm，第一双凸透镜C-2与第二双凸透镜C-3之间的空气间隔为0.20mm，第二双凹透镜C-4与第三正月牙透镜C-5之间的空气间隔为5.03mm，第三正月牙透镜C-5与第三双凹透镜C-6之间的空气间隔为4.30mm，第三双凹透镜C-6与第三双凸透镜C-7之间的空气间隔为12.15mm。
3.根据权利要求2所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：所述第二正月牙透镜A-3和第一双凸透镜C-2使用的材料满足以下条件：n≤1.6，v≥68，其中n为折射率，v为阿贝数。
4.根据权利要求3所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：所述可变光阑B-0为圆形孔径光阑，光阑调节可实现的光圈调节范围为F1.2~F35，相对孔径大，在低照度环境下也能清晰成像。
5.根据权利要求4所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：所述后镜组C-0中的第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6、以及由第三双凸透镜C-7和第一平凹透镜C-8组成的第四胶合片为可移动组，通过该移动组的前后移动可实现光学系统4m~∞物距范围内均清晰成像。
6.根据权利要求5所述的具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：所述前镜组A-0和后镜组C-0组成的中长焦光学系统满足条件：TTL≤1.7f’，其中TTL为光学系统总长，f’为光学系统焦距。
7.一种具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统的工作方法，包括如权利要求6所述的紧凑型中长焦光学系统，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A-0、可变光阑B-0以及后镜组C-0后进行成像，当光线经过前镜组A-0时，高折射率的第一正月牙透镜A-1将入射光迅速会聚至第一胶合片，光线经过第一胶合片后，球差、色差等像差得到了部分校正；当光线经过后镜组C-0时，第二胶合组及第三胶合组再次将光线会聚并进一步校正了球差和色差，第三正月牙透镜C-5、第三双凹透镜C-6以及第四胶合片进一步将光线会聚至像面，并完成了整个光学系统的像差校正；使整个光学系统具有大相对孔径，即通光量大且可调，光学系统具有较长焦距，但同时总长短。
CN201911177881.3A 2020-02-28 2020-02-28 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法 Active CN110955021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911177881.3A CN110955021B (zh) 2020-02-28 2020-02-28 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911177881.3A CN110955021B (zh) 2020-02-28 2020-02-28 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110955021A true CN110955021A (zh) 2020-04-03
CN110955021B CN110955021B (zh) 2022-02-22

Family

ID=69976992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911177881.3A Active CN110955021B (zh) 2020-02-28 2020-02-28 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110955021B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114911041A (zh) * 2022-04-29 2022-08-16 福建福光股份有限公司 用于枪瞄准器的高分辨率物镜

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508846A (en) * 1994-06-15 1996-04-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Wide field of view objective lens assembly
US6152739A (en) * 1998-11-20 2000-11-28 Mcdonnell Douglas Corporation Visual display system for producing a continuous virtual image
CN102819096A (zh) * 2012-08-27 2012-12-12 福建福光数码科技有限公司 高分辨率电动光栏摄像镜头
US20190086679A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 Intel Corporation Head-mounted displays having curved lens arrays and generating elemental images for displaying
CN110749982A (zh) * 2019-11-27 2020-02-04 厦门力鼎光电股份有限公司 一种光学成像镜头

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508846A (en) * 1994-06-15 1996-04-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Wide field of view objective lens assembly
US6152739A (en) * 1998-11-20 2000-11-28 Mcdonnell Douglas Corporation Visual display system for producing a continuous virtual image
CN102819096A (zh) * 2012-08-27 2012-12-12 福建福光数码科技有限公司 高分辨率电动光栏摄像镜头
US20190086679A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 Intel Corporation Head-mounted displays having curved lens arrays and generating elemental images for displaying
CN110749982A (zh) * 2019-11-27 2020-02-04 厦门力鼎光电股份有限公司 一种光学成像镜头

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114911041A (zh) * 2022-04-29 2022-08-16 福建福光股份有限公司 用于枪瞄准器的高分辨率物镜
CN114911041B (zh) * 2022-04-29 2023-08-11 福建福光股份有限公司 用于枪瞄准器的高分辨率物镜

Also Published As

Publication number Publication date
CN110955021B (zh) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109521551B (zh) 大相对孔径零温漂车载光学系统及成像方法
CN106908940A (zh) 变焦镜头、成像设备和制造变焦镜头的方法
CN111694135B (zh) 一种焦距8mm的大广角视频镜头
CN108469666A (zh) 一种可实现可见光与近红外光共焦的镜头及其成像方法
CN113514941A (zh) 长焦距可见光连续变焦镜头
CN114755806B (zh) 一种大光圈长焦镜头
CN103116213A (zh) 三百万像素日夜共焦板机镜头
CN110007448B (zh) 一种超低畸变的双远心光学系统
CN110955021B (zh) 具有大相对孔径的紧凑型中长焦光学系统及其工作方法
CN112649948B (zh) 一种长焦无热化日夜两用低敏感度镜头及其工作方法
CN116908989B (zh) 一种光学镜头和摄像头模组
CN110850571B (zh) 一种用于线扫摄像系统的超大靶面连续变焦镜头
CN112269254A (zh) 成像镜头
CN113970840B (zh) 光学镜头
CN110389431A (zh) 一种大相对孔径4k一体机光学变焦镜头
CN110727088B (zh) 一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法
CN113341550A (zh) 一种应用于投影的变焦镜头
CN211236416U (zh) 一种疲劳监控镜头
CN110361834B (zh) 一种低畸变、高相对照度的广角镜头及其工作方法
CN108897132B (zh) 一种20mm机器视觉光学系统
CN110703417A (zh) 一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统
CN220872753U (zh) 微光与长波红外双波段共口径光学系统
CN112505879B (zh) 一种宽视场长焦距高分辨率镜头
CN212645896U (zh) 一种大光圈的光谱采集镜头
CN218995758U (zh) 一种轻量化大靶面微光物镜光学镜头

Legal Events

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