CN210742597U - 一种用于光电设备像面对接的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于光电设备像面对接的光学系统，包括自物侧到像面依次同轴排布的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜；第一透镜和第二透镜为第一透镜组，第三透镜和第四透镜为第二透镜组，第五透镜、第六透镜和第七透镜为第三透镜组，所述第一透镜组具有负光焦度；所述第二透镜组具有正光焦度；所述第三透镜组具有负光焦度。本实用新型属于大视场光学系统，可直接对大多数光电设备进行焦平面标定，具有较高的通用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学装配技术领域，特别是涉及一种用于光电设备像面对接的光学系统。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，光电设备的用途越来越广泛，故对于光电设备装配技术也成为一个热点。特别在光电设备镜头研制完成后，像面对接(焦平面位置确定)的高精度装配是保证其光学性能的关键环节。
目前像面对接技术大部分借助于平行光管，由于光管视场较小(几乎为0)，只能对中心视场焦平面位置进行标定。所以平行光管须放置于转台上，对光电设备各个视场焦平面位置进行标定，然后对各个标定结果进行分析，得到全视场的最佳像面位置。所以现用像面对接方式繁琐、周期漫长和耗费大量人力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种可对光电设备全视场或多个视场像面位置标定，其具有较高的通用性和简易性的用于光电设备像面对接的光学系统。
一种用于光电设备像面对接的光学系统，包括自物侧到像面依次同轴排布的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜；所述第一透镜和第二透镜为第一透镜组，所述第一透镜组的组合焦距记为f12，所述第三透镜和第四透镜4为第二透镜组，所述第二透镜组的组合焦距记为f34，所述第五透镜、第六透镜和第七透镜为第三透镜组，所述第三透镜组的组合焦距记为f567，所述用于光电设备像面对接的光学系统的焦距为f，且满足以下数学关系：
本实用新型用于光电设备像面对接的光学系统具有以下技术效果：1、视场角不小于43°，属于大视场光学系统，可直接对大多数光电设备进行焦平面标定，无需转台或者调整台等辅助设备，具有较高的通用性；2、该光学系统入瞳距不小于30mm，可与被测光电设备进行光瞳匹配，消除两光瞳失配带来的像差，以避免对像面标定精度的影响；3、该光学系统畸变优于0.9％，畸变较小，可保证对光电设备目标模拟的保真性；4、总共采用七片透镜，结构简单，便于装配。
附图说明
图1为本实用新型的用于光电设备像面对接的光学系统的结构示意图。
图2为图1所示用于光电设备像面对接的光学系统的光学调制传递函数图。
图3为图1所示用于光电设备像面对接的光学系统的球差和像散曲线图。
图4为图1所示用于光电设备像面对接的光学系统的畸变曲线图。
图5为图1所示用于光电设备像面对接的光学系统的点列图。
图6为图1所示用于光电设备像面对接的光学系统的公差曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人士在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，为本实用新型提供的用于光电设备像面对接的光学系统100的结构示意图，所述用于光电设备像面对接的光学系统100，包括自物侧到像面8依次同轴排布的具有正光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3、具有正光焦度的第四透镜4、具有负光焦度的第五透镜5、具有正光焦度的第六透镜6和具有负光焦度的第七透镜7；所述第一透镜1和第二透镜2为第一透镜组，所述第一透镜组的组合焦距记为f12，所述第三透镜3和第四透镜4为第二透镜组，所述第二透镜组的组合焦距记为f34，所述第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7为第三透镜组，所述第三透镜组的组合焦距记为f567，所述用于光电设备像面对接的光学系统100的焦距为f，且满足以下数学关系：
本实用新型用于光电设备像面对接的光学系统100具有以下技术效果：1、视场角不小于43°，属于大视场光学系统，可直接对大多数光电设备进行焦平面标定，无需转台或者调整台等辅助设备，具有较高的通用性；2、该光学系统入瞳距不小于30mm，可与被测光电设备进行光瞳匹配，消除两光瞳失配带来的像差，以避免对像面标定精度的影响；3、该光学系统畸变优于0.9％，畸变较小，可保证对光电设备目标模拟的保真性；4、总共采用七片透镜，结构简单，便于装配。
进一步的，所述第一透镜组具有负光焦度；所述第二透镜组具有正光焦度；所述第三透镜组具有负光焦度。第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的光焦度依次为
归一化取值为
进一步的，所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7均采用玻璃制成，成本低且具有良好的折射率和色散系数特性。
进一步的，所述第一透镜1是凸面朝像面的平凸透镜；所述第二透镜2是凹面朝物侧的平凹透镜；所述第三透镜3及第四透镜4是双凸透镜；所述第五透镜5是双凹透镜；所述第六透镜6为凸面朝物侧、凹面朝像面的凸凹透镜；所述第七透镜7为凹面朝物侧、凸面朝像面的凹凸透镜。
进一步的，所述第七透镜7的光线出射面的中心至像面8距离不小于6mm，保证足够的对象面调整空间。
本实施例提供的用于光电设备像面对接的光学系统100，其各透镜组件的具体数据及采用的材料特性如表1所示。
表1
| 序号 | 半径 | 间隔 | 玻璃折射率 |
| 入瞳 | 无限大 | 30 | |
| 2 | -1678 | 4.18 | 1.64～1.77 |
| 3 | -35.22 | 1.62 | |
| 4 | -34.43 | 3.5 | 1.70～1.90 |
| 5 | 3000 | 0.8 | |
| 6 | 36.87 | 8.08 | 1.45～1.58 |
| 7 | -53.12 | 0.8 | |
| 8 | 34.354 | 7.35 | 1.68～1.75 |
| 9 | -133.63 | 2.95 | |
| 10 | -46.88 | 3.5 | 1.68～1.75 |
| 11 | 20.23 | 6.64 | |
| 12 | 38.905 | 4.68 | 1.68～1.75 |
| 13 | 822.7 | 5.8 | |
| 14 | -27.19 | 3.5 | 1.45～1.58 |
| 15 | -131.23 | 6 | |
| 像面 |
光束从图1所示的左至右传播(即自物侧至像面8传播)，光入射的第一片透镜为透镜1，降低主光线的投射高度，减少大孔径带来的高级像差。其玻璃材料属于环境友好材料，作为第一片透镜材料，具有抗腐蚀和起保护窗作用。其折射率选用高折射率玻璃同时具有较低的热膨胀系数，有利于校正球差和热差。以光入射的第二透镜，为负焦度透镜，将光束发散作用，保证到达第透镜入射角小和偏向角，从而有效降低高级色差和公差的灵敏度。第七透镜为弯月形，作为场镜可有效消除场曲。
图2为光学系统调制传递函数，其中横坐标表示为空间调制频率，纵坐标表示为光学调制函数。可以看出本实用新型的光学系统成像性能良好。
图3为本实用新型提供的光学系统在不同波段下的球差和像散，可以看出球差和像散得到了良好的校正，间接可得到色差不明显。
图4是本实用新型提供的光学系统畸变曲线，其中横坐标表示为光学畸变，纵坐标为光学系统视场角，可以看出该光学系统畸变小于0.1％。
图5是本实用新型提供的光学系统的点列图弥散斑仿真图，可以看出各个视场角弥散斑优于3.5微米。
图6是本实用新型提供的光学系统公差曲线，其中横坐标表示为光学传递函数，纵坐标为概率，可以看出该光学系统90％概率MTF≧0.3@55lp/mm，满足设计要求。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种用于光电设备像面对接的光学系统，其特征在于，包括自物侧到像面依次同轴排布的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜；所述第一透镜和第二透镜为第一透镜组，所述第三透镜和第四透镜为第二透镜组，所述第五透镜、第六透镜和第七透镜为第三透镜组,所述第一透镜组具有负光焦度；所述第二透镜组具有正光焦度；所述第三透镜组具有负光焦度；第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的光焦度依次为
归一化取值为
2.根据权利要求1所述的用于光电设备像面对接的光学系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均采用玻璃制成。
3.根据权利要求1所述的用于光电设备像面对接的光学系统，其特征在于，所述第一透镜是凸面朝像面的平凸透镜；所述第二透镜是凹面朝物侧的平凹透镜；所述第三透镜及第四透镜是双凸透镜；所述第五透镜是双凹透镜；所述第六透镜为凸面朝物侧、凹面朝像面的凸凹透镜；所述第七透镜为凹面朝物侧、凸面朝像面的凹凸透镜。
4.根据权利要求1所述的用于光电设备像面对接的光学系统，其特征在于，所述第七透镜的光线出射面的中心至像面距离不小于6mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921416247.6U CN210742597U (zh) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | 一种用于光电设备像面对接的光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN210742597U true CN210742597U (zh) | 2020-06-12 |
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ID=71010478
Family Applications (1)
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| CN201921416247.6U Active CN210742597U (zh) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | 一种用于光电设备像面对接的光学系统 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456484A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 西安中科微星光电科技有限公司 | 一种用于光电设备像面对接的光学系统 |
| CN112130300A (zh) * | 2020-10-20 | 2020-12-25 | 赵响 | 超广角成像光学系统 |
| CN117250736A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 南京信息工程大学 | 一种大像面高分辨率宽光谱星敏感器光学系统 |
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2019
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| CN112130300B (zh) * | 2020-10-20 | 2022-03-18 | 上海帛视光电科技有限公司 | 超广角成像光学系统 |
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| CN117250736B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-26 | 南京信息工程大学 | 一种大像面高分辨率宽光谱星敏感器光学系统 |
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