CN213690095U - 一种两档变焦大靶面微光光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两档变焦大靶面微光光学系统，从物方到像方依次包括具有正屈光度的前固定组、具有负屈光度的变倍组、具有正屈光度的后固定组，变倍组用于同时变焦和调焦；该光学系统还包括机械可变光阑，位于前固定组的最后一片透镜后表面；当变倍组远离前固定组时，缩小机械可变光阑的孔径，光学系统处于长焦位置，当变倍组靠近前固定组时，增大机械可变光阑的孔径，光学系统处于短焦位置，形成的虚拟孔径光阑位于前固定组的第一片透镜前表面。本实用新型具有良好的成像质量。

Description

一种两档变焦大靶面微光光学系统

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种变孔径光阑位置两档变焦大靶面微光光学系统。

背景技术

微光光电设备在低照度的情况下，也能获得目标图像，且相比于红外波段，具有更高的分辨率和清晰度，广泛用于夜间观察、瞄准、驾驶、导航、制导等领域，近年来随着固态CMOS图像传感器的进度，可响应e-4Lux的光照度，已逐步应用于手持类、头盔等光电设备中。

由于变焦光学系统能同时具备大视场、高分辨力等特点，也逐步应用于微光光学系统中，但由于可见光变焦光学系统孔径光阑一般位于后固定组，不同焦位孔径光阑位置不变，直接应用于小F#、大靶面微光光学系统会导致光学系统口径急剧增大、光学长度较长、轴外视场渐晕大，不适用于头盔、手持光电等对体积重量要求较高的单兵设备中。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种变孔径光阑位置两档变焦大靶面微光光学系统，在不同焦位将孔径光阑位置设置在前固定组不同位置，解决了大靶面变焦光学系统孔径光阑位置不可变导致的透镜口径大、光学系统长度长、轴外渐晕大等问题，在较小的空间内实现了大靶面微光变焦光学系统设计。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

提供一种变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统，从物方到像方依次包括具有正屈光度的前固定组、具有负屈光度的变倍组、具有正屈光度的后固定组，变倍组用于同时变焦和调焦；

该光学系统还包括孔径光阑，孔径光阑的位置随着焦距变化而变化，当变倍组远离前固定组时，光学系统处于长焦位置，孔径光阑位于前固定组的最后一片透镜后表面；当变倍组靠近前固定组时，光学系统处于短焦位置，孔径光阑位于前固定组的第一片透镜前表面。

接上述技术方案，光学系统处于长焦位置时，F#为3。

接上述技术方案，光学系统处于短焦位置时，F#为1.4。

接上述技术方案，前固定组包括胶合物镜一和胶合物镜二；胶合物镜一包括一片具有负光焦度弯月轻冕透镜和一片具有正光焦度萤石双凸透镜；胶合物镜二包括一片具有正光焦度双凸氟冕透镜和一片具有负光焦度镧火石双凹透镜。

接上述技术方案，变倍组包括变倍镜一、变倍镜二和胶合物镜三；变倍镜一为具有正光焦度双凸镧火石透镜；变倍镜二为具有负光焦度弯月镧火石透镜；胶合物镜三包括一片具有正光焦度弯月氟冕透镜和一片具有负光焦度双凹重火石透镜。

接上述技术方案，后固定组包括后固定镜一、滤光片和后固定镜二；后固定镜一为具有正光焦度双凸重钡火石透镜；后固定镜二为具有负光焦度弯月镧火石透镜；滤光片为平板玻璃。

接上述技术方案，该光学系统的工作波段为450nm～950nm，焦距为80mm/120mm，光学总长为123.6mm。

接上述技术方案，该变倍组还用于沿光轴前后移动补偿温度及近距离成像时长波红外光学系统像面的漂移。

接上述技术方案，该光学系统应用于分辨率1280×1024，像元大小为12μm×12μm的固态微光CCD。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统，在不同焦位将孔径光阑位置设置在前固定组的不同位置，解决了大靶面变焦光学系统孔径光阑位置不可变导致的透镜口径大、光学系统长度长、轴外渐晕大等问题，在较小的空间内实现了大靶面微光变焦光学系统设计。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统位于短焦位置时的结构示意图；

图2为本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统位于长焦位置时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统位于短焦位置时的二维图；

图4为本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统位于长焦位置时的光学系统二维图；

图5为本实用新型实施例光学系统位于短焦位置的传递函数图；

图6为本实用新型实施例光学系统位于长焦位置的传递函数图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统，从物方到像方依次包括具有正屈光度的前固定组1、具有负屈光度的变倍组2、具有正屈光度的后固定组3。前固定组1用于会聚物方光线，孔径光阑4为虚拟的光学光阑，其位置随着焦距变化而变化，在前固定组最后一片透镜后表面设有机械可变光阑。如图2所示，当变倍组2远离前固定组1时，光学系统处于长焦位置，机械可变光阑孔径缩小，限制光束孔径，此时机械可变光阑的位置即为虚拟的孔径光阑4的位置，F#为3；如图1所示，当变倍组2靠近前固定组1时，光学系统处于短焦位置，机械可变光阑孔径变大，不再限制光束口径，此时限制光束口径表面为前固定组第一片透镜前表面，即虚拟的孔径光阑4位于前固定组第一片透镜前表面，F#为1.4。

本实用新型实施例的光学系统工作波段为450nm～950nm，焦距为80mm/120mm，光学总长为123.6mm，适应于分辨率1280×1024，像元大小为12μm×12μm固态微光CCD。

具体地，前固定组1由胶合物镜一11和胶合物镜二12组成。胶合物镜一由一片具有负光焦度弯月轻冕透镜和一片具有正光焦度萤石双凸透镜组成；胶合物镜二由一片具有正光焦度双凸氟冕透镜和一片具有负光焦度镧火石双凹透镜组成；

变倍组2由变倍镜一21、变倍镜二22和胶合物镜三23组成。变倍镜一21是一片具有正光焦度双凸镧火石透镜；变倍镜二22是一片具有负光焦度弯月镧火石透镜；胶合物镜三23由一片具有正光焦度弯月氟冕透镜和一片具有负光焦度双凹重火石透镜组成；变倍组2与前固定组1的胶合物镜二12后表面中心间隔变化范围为33.7mm～4.2mm。

后固定组3由后固定镜一31、滤光片32和后固定镜二33组成。后固定镜一31是一片具有正光焦度双凸重钡火石透镜；后固定镜二32是一片具有负光焦度弯月镧火石透镜。滤光片32为平板玻璃，可根据实际使用情况进行切换或挑选。

本实用新型的较佳实施例中，该光学系统具体设计参数如表1。

表1光学系统设计参数表

表2传递函数值

表1中，曲率半径是指每个镜片表面的曲率半径，厚度或间隔是指镜片厚度或相邻镜片表面距离，材料是镜片所用材料，空气是指两个透镜之间介质为空气。

图3-6分别是本实用新型实施例变孔径光阑位置的两档变焦大靶面微光光学系统位于长焦位置和短焦位置的二维图和传递函数曲线。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，从物方到像方依次包括具有正屈光度的前固定组（1）、具有负屈光度的变倍组（2）、具有正屈光度的后固定组（3），变倍组（2）用于同时变焦和调焦；

该光学系统还包括机械可变光阑，位于前固定组（1）的最后一片透镜后表面；当变倍组（2）远离前固定组（1）时，缩小机械可变光阑的孔径，光学系统处于长焦位置，当变倍组靠近前固定组（1）时，增大机械可变光阑的孔径，光学系统处于短焦位置，形成的虚拟孔径光阑位于前固定组（1）的第一片透镜前表面。

2.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，光学系统处于长焦位置时，F#为3。

3.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，光学系统处于短焦位置时，F#为1.4。

4.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，前固定组（1）包括胶合物镜一（11）和胶合物镜二（12）；胶合物镜一包括一片具有负光焦度弯月轻冕透镜和一片具有正光焦度萤石双凸透镜；胶合物镜二包括一片具有正光焦度双凸氟冕透镜和一片具有负光焦度镧火石双凹透镜。

5.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，变倍组（2）包括变倍镜一（21）、变倍镜二（22）和胶合物镜三（23）；变倍镜一（21）为具有正光焦度双凸镧火石透镜；变倍镜二（22）为具有负光焦度弯月镧火石透镜；胶合物镜三（23）包括一片具有正光焦度弯月氟冕透镜和一片具有负光焦度双凹重火石透镜。

6.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，后固定组（3）包括后固定镜一（31）、滤光片（32）和后固定镜二（33）；后固定镜一（31）为具有正光焦度双凸重钡火石透镜；后固定镜二（33）为具有负光焦度弯月镧火石透镜；滤光片（32）为平板玻璃。

7.根据权利要求1所述的两档变焦大靶面微光光学系统，其特征在于，该光学系统的工作波段为450nm~950nm，焦距为80mm/120mm，光学总长为123.6mm。

Images